Brevet FR2483539A1 — publié le 19811204

Danls les pai ers d'appui classiques et dans les pa- l ierb d'arbres de grandes dtirmensions similaires, il est courant de rendre étanches les paliers entre l'arbre et l( logernenL par un joint à labyrinthe qui, lorsqu'il est correctement lubrifi(, empêche de façon relativement effi- cace la p(riétration de matières étrangères, notamment la poussicre et l'humidité, et qui permet deffectuer une purge pour expulser de la cavité du palier, pendant le fonctionnement du palier et/ou pendant sa lubrification, les poussières et l'humidité qui auraient pu y pénétrer. Un joint à labyrinthe est normalement constitué par deux ou trois gorges et nervures annulaires coopérant entre elles, ménagées sur l'arbre et dans l'ouverture du loge- ment. Un type courant de joint à labyrinthe est, en effet, un joint ouvert qui., sur les petits paliers, se remplit de lubrifiant et permet une purge efficace en 'fonctionnement et lors de la lubrification du palier, tout en réduisant au minimum la. pénétration de l'humidité et des particules étrangères. Cependant, sur les grands paliers, ce type de joint à labyrinthe ne donne pas toujours satisfaction, en ce sens que le lubrifiant injecté dans le logement se dé- pose habituellement dans une cavité dans le fond et ne remplit pas les gorges annulaires du joint, ce qui permet à l'humidité et aux particules abrasives de traverser librement le joint pour pénétrer dans le logement du pa- lier. Ln outre, du fait que le lubrifiant dans le logement ne remplit pas les gorges du joint, il est impossible de procéder à des purges efficaces pour éliminer la poussière du joint. Dans le but d'empêcher la pénétration de l'hu- midité et des matières étrangères dans le logement du palier dans le cas de grands paliers, on monte parfois un joint d'étanchéité auxiliaire à l'extérieur du joint à labyrinthe. Ce joint auxiliaire est habituellement un anneau en V monté solidaire de:l'arbre et tournant avec lui, i5 et qui possède une lèvre s'appliquant sur une surface annulaire radiale prévue sur le logement, au voisinage immédiat du joint à labyrinthe. Toutefois, ce type de joint n'est pas complètement efficace en ce sens que, lorsqu'en fonctionnement, l'arbre se déplace longitudina- lement, la lèvre peut être totalement déplacée par rap- port à la surface d'étanchéité radiale, laissant ainsi apparattre un espace à travers lequel l'humidité et la poussière peuvent atteindre le joint à labyrinthe et le traverser. En outre, le joint à labyrintheutilisé, soit seul, soit en combinaison avec le joint auxiliaire, ne fonctionne pas efficacement et n'a pas un rendement opti- mal lorsque le palier est utilisé pour le tourillonnement d'un arbre en position verticale, ce qui limite ainsi le domaine d'utilisation des paliers avec ce type de structu- re de joint d'étanchéité. Dans un autre type de joint à labyrinthe, on installe un anneau plastique souple dans les gorges ou espaces situés entre les nervures prévues sur l'arbre et dans l'ouverture du logement, cet anneau s'appuyant sur les nervures et participant à l'étanchéité du joint pour em- pêcher la libre circulation des matières étrangères à tra- vers ce joint d'étanchéité; toutefois, cette variante de joint à labyrinthe n'empêche pas positivement la pénétra- tion des poussières et de l'humidité dans le palier, no- tamment en réponse à une action d'aspiration créée, lors du fonctionnement du palier, par le collier ou les autres pièces normalement utilisées de part et d'autre du palier. Ainsi, les avantages de l'auto-nettoyage par purge du palier avec ce type de joint à labyrinthe peuvent complè- tement disparaître par la pénétration de matières étran- gères résultant de l'action d'aspiration des colliers. C'est en conséquence l'un des buts principaux de la présente invention de procurer un joint d'étanchéité de palier d'arbre qui permette de purger efficacement le palier en fonctionnement et lors de la lubrification, tout en empêchant effectivement la pénétration des matières étrangères dans le palier, à la fois pendant le fonction- nement et pendant le refroidissement ultérieur du palier, lorsque l'arbre s'est arrêté. Un autre but de la présente invention est de procurer un joint d'étanchéité entre la bague intérieure d'un rou- lement à rouleaux ou à billes et les parois latérales du logement du roulement qui utilise un joint d'étanchéité constitué par un anneau en V coopérant avec un ou plu- sieurs anneaux métalliques montés dans l'ouverture du logement, et qui permette la circulation du lubrifiant, des poussières et de l'humidité vers l'extérieur à travers le joint, tout en empêchant la pénétration des poussières et de l'humidité dans le roulement. Un autre but de l'invention est de procurer un joint de palier du type précité, dont la réalisation et-le fonc- tionnement soient relativement simples, dont l'usure entre les parties mobiles soit faible ou nulle et qui, de ce fait, ait une longue durée de vie, sans incidents, tout en ne requérant que peu ou pas d'entretien pour lui con- server un fonctionnement optimal. Un autre but de l'invention est de procurer un joint d'étanchéité pour palier d'arbre qui soit particulièrement adapté à de grands paliers, et qui fonctionne efficacement, quelle que soit la position relative du palier-et de l'arbre. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: La fig. 1 est une vue en perspective d'un palier d'appui et d'un arbre, une portion du logement du palier étant arrachée pour mieux montrer les joints qu'elle contient. La fig. 2 est une coupe transversale partielle à grande échelle du palier représenté sur la fig. 1, la sec- tion étant prise selon la ligne 2-2 de la fig. 1. La fig. 3 est une coupe transversale verticale d'un palier montrant des dispositions différentes du joint d'étanchéité utilisé. La fig. 4 est une coupe transversale verticale d'un palier d'appui similaire à ceux représentés dans les figures précédentes, montrant une variante des joints. La fig. 5 est une coupe transversale verticale d'un palier, montrant une autre variante des joints. La fig. 6 est une coupe transversale verticale d'un palier montrant une forme de réalisation différente des joints selon la présente invention; et La fig. 7 est une.coupe transversale verticale d'un palier montrant une autre forme de réalisation différente des joints selon la présente invention. Sur la fig. 1 est représenté un palier d'appui repéré dans son ensemble en 10, comportant un logement 12 et un roulement 14 monté dans la cavité du palier et supporté par le logement. Le roulement peut, dans le cadre de la présente invention, être considéré comme classique et comporte généralement une bague extérieure 16, une bague intérieure 18 et deux rangées de rouleaux 20 et 22 main- tenus en place entre la bague extérieure et la bague in- térieure, respectivement par des cages 24 et 26. Lorsque le roulement est monté, un arbre traverse complètement l'ouverture 28 de la bague intérieure 18'en s'étendant des extrémités de la bague intérieure vers l'extérieur. La bague intérieure est solidement maintenue en place sur l'arbre par deux colliers 30 et 32 et plusieurs vis de blocage 34 et 36 s'étendant dans les colliers respectifs 30 et 32 à travers des trous dans la bague intérieure pour s'appuyer sur l'arbre. Le roulement est lubrifié par un graisseur 38 monté dans un alésage taraudé 40 dans la partie supérieure du logement 12. Ce logement comporte une embase 42 présentant un trou 44 de part et d'autre de celle-ci pour fixer le palier d'appui sur un support. Le roulement est maintenu en position de fonctionnement dans le palier d'appui par des joncs d'arrêt 46 et 48 disposés dans des gorges prévues dans le logement de part et d'autre de la bague extérieure 16. Bien que la présente invention soit conçue principalement pour de grands pa- liers, tels que le palier d'appui décrit ici, l'inven- tion peut s'appliquer à divers autres types et dimensions Qe paliers. Les joints d'étanchéité de la présente invention sont dispos's de part et d'autre de l'ensemble de roule- melnt et sont identifiés par les repères 60 et 62. Dans la plupart des réalisations, les joints de part et d'au- tre de ce roulement sont substantiellement identiques, sauf inversion éventuelle de leur position, et de ce ait, un seul sera ici décrit en détail, tandis que les mêmes repères avec des indices prime s'appliqueront aux parties correspondantes de l'autre joint. Le joint 60 comprend un anneau métallique 64 s'étendant vers l'inté- rieur depuis le bord intérieur de l'alésage du logement, et comportant un rebord 66 se logeant étroitement dans cet alésage et maintenant l'anneau solidement en place dans le logement. L'anneau est sensiblement analogue à une plaque plane avec une surface lisse ininterrompue tournée vers l'extérieur. Un joint formé par un anneau en V 70 est logé sur une extrémité de la bague intérieure 18 et comporte une lèvre 72 s'étendant latéralement vers l'intérieur et s'appliquant sur toute la circonférence de la surface extérieure de l'anneau 64. Le joint annulaire en V est solidement monté sur la bague intérieure, et, lorsque la lèvre est en contact convenable avec la surfa- ce extérieure de l'anneau 64, un joint effectivement étanche au lubrifiant est obtenu, et maintenu, entre la bague intérieure et l'alésage du logement. L'anneau 64 s'étend jusqu'à une certaine distance de la bague inté- rieure, ménageant ainsi une ouverture annulaire 74 à travers laquelle le lubrifiant peut circuler lors de la lubrification du palier d'appui, et permettant en outre à la pression intérieure créée dans le roulement par l'échauffement, d'être diminuée par le passage de l'air et du lubrifiant à travers l'ouverture 74 et au droit de la lèvre 72. L'anneau en V est maintenu en position cor- recte par rapport à l'anneau 64 par un collier 30 fixé sur l'arbre par une pluralité de vis de blocage 34 s'éten- cant à travers le collier et la bague intérieure et s'appuyant sur l'arbre représenté sur la fig. 2 en 80. L'anneau 64 est fixé sur le logement, et de ce fait reste fixe, tandis que l'anneau en V est ajusté étroitement sur la périphérie de la bague intérieure et tourne avec elle. La manière dont la lèvre de l'anneau en V s'appuie sur l'anneau 64 permet au lubrifiant, à l'air et aux vapeurs de sortir du roulement, mais empêche les poussiè- res, l'humidité et d'autres matières étrangères, de péné- trer dans ledit roulement. En fonctionnement, le joint permet aisément de purger le roulement en permettant au lubrifiant de passer entre la lèvre 72 et l'anneau 64, tandis que les matières étrangères ne peuvent passer dans le roulement du fait que la lèvre s'appuie sur l'anneau 64 et est en contact glissant avec celui-ci. Bien que normalement la lèvre ne s'appuie que légèrement sur l'an- neau, elle empêche efficacement la pénétration de toute matière étrangère dans le roulement pour quelque cause que ce soit, y compris le résultat de l'action d'aspira- tion des colliers. La variante des joints d'étanchéité représentée sur la fig. 3 est similaire à maints égards à la forme repré- sentée sur la fig. 2, sauf que l'un des joints est placé dans une position qui permet au palier et à l'arbre d'être placés en position verticale sans perte notable de lubri- fiant pendant le fonctionnement du palier. Dans cette réalisation, le joint 62, logé sur le côté inférieur du palier une fois que celui-ci est monté, a été modifié en inversant les positions relatives de l'anneau en V 701 et de l'anneau 64' de telle sorte que la lèvre 72' de l'an- neau en V 70' coopère avec la surface intérieure de l'an- neau 64', ce dernier étant disposé à l'extérieur de l'anneau en V. Dans cette réalisation, l'anneau en V 70 du joint 60 fonctionne de la même manière que celle qui a été décrite dans la forme de réalisation représentée sur la fig. 2; toutefois, la lèvre 72' de l'anneau en V 70' empêche le lubrifiant de s'écouler vers l'extérieur et une pression suffisante est normalement exercée par le lubrifiant sur la lèvre pour l'appliquer de façon suffisamment ferme sur l'anneau 64', de telle sorte que la pénétration de matières étrangères dans le palier à travers le joint 62 est réduite au minimum. La forme de réalisation de l'invention représentée sur la fig. 4 est similaire, à maints égards, à celle représentée sur la fig. 2, la différence principale rési- dant en leutilisation de l'anneau 90 sur un côté de l'en- semble de roulement à la place d'un collier 32. L'anneau 90 a un rebord 92 qui se loge étroitement dans l'alésage du logement 12 et qui est maintenu par ajustage serré. L'anneau en V 70' est monté sur la bague intérieure 18 entre les anneaux 64' et 90, sa lèvre s'appliquant sur la surface de l'anneau 64' tournée vers l'extérieur. L'an- neau en V est maintenu en place par les deux anneaux 64' et 90, qui forment, avec l'anneau en V, un joint à laby- rinthe efficace, la lèvre jouant le r8le d'une valve per- mettant de purger le roulement par la sortie du lubri- fiant du roulement, mais empêchant la pénétration de la poussière, de l'humidité et d'autres matières étrangères dans le roulement à travers le joint par l'appfication de la lèvre sur la surface annulaire de l'anneau 64'. Le joint 60 est, dans cette figure, le même que celui repré- senté sur les fig. 2 et 3. La fig. 5 montre une autre variante de la présente invention, dans laquelle les joints d'étanchéité, tels que ceux représentés sur la fig. 2, sont incorporés dans un système d'étanchéité dans lequel est utilisé un joint auxiliaire; ici encore, on utilisera des repères identi- ques pour identifier des parties identiques. Dans cette forme de réalisation, les joints auxiliaires sont repérés en 100 et 102, le joint 100 étant constitué par un élément annulaire fixé sur le bord extérieur du logement autour de l'alésage de celui-ci, et ayant un rebord 104 s'éten- dant vers l'intérieur jusqu'à un point voisin de l'arbre, mais néanmoins espacé de celui-ci pour ménager une ouver- ture 106. Le joint 100 enferme le collier 30 et définit avec lui une cavité 108 qui communique avec le joint 60. La cavité 108 est lubrifiée par un graisseur 110 et le lubrifiant injecté dans la cavité à travers le graisseur est refoulé vers l'extérieur à travers l'ouverture 106 et ne peut pénétrer dans l'ensemble de roulement, en étant empêché par la lèvre 72 de l'anneau en V 70. Ainsi, le lubrifiant peut purger le joint auxiliaire 100 en ne pouvant s'écouler que vers l'extérieur à travers l'ouver- ture 106. Dans la réalisation représentée, le joint auxi- liaire 102 est constitué par une plaque 112 ayant un rebord annulaire 114 fixé sur le logement par une plurali- té de vis 116. Ce type de joint auxiliaire ne peut être utilisé que lorsque l'arbre se termine au voisinage de l'ensemble de palier ou à son extrémité adjacente. La réalisation des joints de la fig. 6 est similaire à maints égards à celle décrite dans les fig. 1 et 2; toutefois, dans cette forme de réalisation, les anneaux et 120', correspondant aux anneaux 64 et 64', sont maintenus en place par le fait que l'anneau 120 stappuie contre un insert annulaire 124 sous l'effet de la force exercée par une bague filetée 126 se vissant dans une ou- verture taraudée 128 située à l'extrémité de l'alésage du logement. Lorsque la bague 126 est appliquée contre l'an- neau 120t, la bague extérieure 16 exerce une pression contre l'anneau 120 et, en conséquence, les deux anneaux et la bague intérieure sont maintenus solidement en place, les anneaux étant maintenus en position correcte par rap- port au roulement. Les anneaux en V 70 et 70' sont dispo- sés à l'extérieur des anneaux 120 et 120t, et l'anneau en V 70 est maintenu en place par le collier 30, tandis que l'anneau en V 70' est maintenu en place par un épaulement 130. Les joints fonctionnent de la même manière que les joints 60 et 62 de la réalisation représentée sur la fig. 2, permettant ainsi de purger le roulement lors de l'injec- tion de lubrifiant et pendant le fonctionnement du roule- ment, tout en empêchant la pénétration de matières étrangères grâce à l'appui des lèvres 72 et 72' sur leurs anieaux respectifs 120Q et 1201 Dans la réalisation de l'invention de la fig. 7, un type un peu différent du dispositif d'étanchéité est re- présenté. Dans cette forme de réalisation, l'anneau en V a été remplacé par un anneau 130 et un élément annulaire 12, en caoutchouc ou en une matière analogue, est collé ou fixé par tout autre moyen sur l'anneau 130 au voisina- ge de son bord intérieur 1311. Le bord extérieur 136 de l'élément annulaire 132 s'appuie simplement contre la sur- face de l'anneau 64 et coulisse sur cette surface lorsque la bague intérieure de roulement tourne par rapport à l'anneau. Ce type de joint permet la purge du roulement lorsque celui-ci est en fonctionnement et pendant sa lubri- fication, mais empêche la pénétration de matières étrangè- res de la même manière que la lèvre 72 de l'anneau en V. Les autres caractéristiques du roulement sont sensible- ment les mêmes que celles décrites en se reportant aux fig. 1 et 2. On voit de ce qui précède que l'on obtient ainsi un- dispositif d'étanchéité relativement simple entre la bague intérieure de l'ensemble de roulement et le logement d'un palier d'appui ou de tout autre type de palier. Dans toutes les formes de réalisation décrites, au moins l'un des joints permet de purger le roulement, mais empêche la pénétration de matières étrangères pendant son fonction- nement ou pendant son refroidissement, de sa température de fonctionnement à la température ambiante. La légère pression requise pour obtenir une action d'étanchéité effi- cace par la lèvre 72 ou 136 est telle qu'on ne constate qu'une usure très faible ou nulle entre la lèvre et l'an- neau correspondant sur lequel elle s'appuie, ce qui pro- longe la durée de vie du joint et exige un entretien moindre, tandis qu'en même temps elle permet de purger efficacement l'ensemble de roulement et le protège de la poussière, de l'humidité et d'autres matières étrangères. L'assemblage du palier, y compris des joints, peut être réalisé en atelier et le palier n'exige pas d'têtre démonté sur place lorsqu'on doit y monter l'arbre, ce qui permet une prélubrification du palier et empêche la péné- tration des matières étrangères avant l'utilisation aussi bien que pendant celle-ci. il. RLVNI)ICATIONS 1 - Joint d'étanchéité pour un palier comportant des moyens formant logemnent, dans lesqueJs est prévue une ouverture destinée à recevoir un arbre, et, dans ces moyens 'ormantt logement, un roulement comprenant des moyens formant bague intérieure, s'étendant axialement par rapport à l'ouverture, caractérisé par le fait qu'il comporte un anneau fixé à l'un des moyens dans l'ouver- ture, et s'étendant radialement vers l'autre des moyens lO et des moyens d'étanchéité annulaires montés sur l'autre des moyens à l'extérieur de cette surface:, et comportant une lèvre annulaire s'appuyant sur la surface dudit anneau pour permettre la sortie du lubrifiant du roulement afin de le purger, et pour empêcher la pénétration de matières étrangères dans le roulement. 2 - Joint d'étanchéité selon la revendication l, dans lequel les moyens d'étanchéité annulaires comprennent un anneau en V. 3 - Joint d'étanchéité selon l'une des revendications I et 2, dans lequel l'anneau est fixé aux moyens formant logement et les moyens d'étanchéité annulaires sont montés sur les moyens formant bague intérieure. 4 - Joint d'étanchéité selon la revendication 3, dans lequel un collier est disposé sur la bague intérieure à l'extérieur des moyens d'étanchéité annulaires, formant une butée pour retenir ces moyens d'étanchéité en position de fonctionnement fixe par rapport à l'anneau. - Joint d'étanchéité selon l'une des revendications ] à 4, dans lequel des moyens d'étanchéité auxiliaires sont disposés sur le logement à l'extérieur des moyens d'étanchéité. 6 - Joint d'étanchéité selon la revendication 5, dans lequel les moyens d'étanchéité auxiliaires enferment les moyens d'étanchéité.