Brevet FR2534654A1 — publié le 19840420

1. La présente invention concerne un dispositif d'étan- chéité, comportant au moins une lèvre coulissante, agencé pour être monté entre deux pièces présentant une vitesse interfaciale relative, de façon à constituer un joint es- sentiellement étanche à l'air. Des dispositifs d'étanchéité de divers types existent déjà pour assurer une étanchéité entre deux pièces tournant l'une par rapport à l'autre, par exemple les bagues inter- ne et externe d'un roulement à billes ou un arbre tournant et son palier Des dispositifs d'étanchéité particulièrement bons et peu chers sont ceux comportant deux écrans métal- liques rigides en vis-à-vis, chacun étant monté sur l'une des deux pièces tournantes considérées, et 1 lun étant cons- titué par une ou plusieurs lèvres en caoutchouc flexible pour s'appliquer hermétiquement contre les faces glissantes de l'autre pièce en vis-à-vis Entre les deux pièces est ménagé un petit jeu radial préréglé'pour former un joint à labyrinthe additionnel. Le dispositif d'étanchéité décrit présente toutefois certains inconvénients Le principal consiste dans le fait qu'il existe une chambre circulaire entre les deux écrans en vis-à-vis pour contenir de la gaisse pour lubrifier les lèvres ou l'une d'entre elles (l'axiale) si le dispositif d'étanchéité en comporte deux (radiale et axiale) comme le décrit la demande de brevet italien No 68 665 A/80, du présent demandeur et dont le contenu est incorporé ici à titre de référence lorsque c'est nécessaire Des polluants externes, notamment de l'eau ou de l'humidité, peuvent s'infiltrer dans cette chambre à travers le joint à laby- rinthe, lequel n'est évidemment pas étanche à l'air, en dépit de la force centrifuge exercée par la rotation de l'écran extérieur, et de ce fait se rassemblera l'intérieur de la chambre et venir en contact prolongé avec les lèvres d'étanchéité Avec le temps, un tel contact avec les pol- luants ou l'eau durcit les lèvres de caoutchouc en rédui- sant, voire supprimant, l'efficacité de l'étlnchéité Qui plus est, comme les deux écrans doivent être montés sépa- rément sur les pièces tournantes et être ensuite accou- plés de façon à amener les lèvres de l'un des écrans en contact avec les faces glissantes de l'autre, le type connu de dispositif d'étanchéité décrit implique un as- semblage précis en deux stades. Le but de la présente invention est de procurer un dispositif d'étanchéité du type décrit, mais sans les in- convénients précités, en particulier un dispositif d'étan- chéité dans lequel la chambre de graisse de lubrification 1.0 est étanche à l'air et qui peut être monté en une seule opération. Dans ce but, la présente invention concerne un dis- positif d'étanchéité, conçu pour se monter entre deux pièces présentant une vitesse interfaciale relative de façon à réaliser entre elles une étanchéité quasi-parfaite à l'air, ce dispositif comportant deux écrans rigides cir- culaires, disposés en vis-à-vis et équipés de moyens per- mettant de monter chacun de ces écrans en faisant un cer-. tain angle avec l'une des pièces et solidaire de celle-ci, le premier écran étant équipé d'au moins une lèvre d'étan- chéité circulaire flexible s'étendant en direction du deuxième écran et ce dernier comportant au moins une face de glissement circulaire pour la lèvre d'étanchéité qui coopère avec cette face de façon à exercer sur elle une pression prédéterminée, caractérisé par le fait que des moyens sont prévus pour raccorder hermétiquement ensemble le premier et le deuxième écran, tout en leur permettant de tourner, et que ces moyens lient fermement le premier écran sur le deuxième écran. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple seulement, de plusieurs réalisations préférées, en se référant au dessin annexé sur lequel: la fig 1 est une vue en coupe partielle d'un pa- lier de roulement équipé du dispositif d'étanchéité selon la présente invention; la fig 2 montre un détail de la fig 1, à plus grande échelle; les figs 3 et 4 montrent deux variantes des dis- positifs d'étanchéité respectifs des figs 1 et 2. Le repère 1 sur la fig 1 désigne un palier-à bil- les à double rangée oblique, dont une moitié seulement est représentée pour des raisons de simplicité, monté entre un arbre 2 et un siège 3 sur un support 4 Le-pa- lier 1 comporte une bague interne 5 et une bague exter- ne 6, entre lesquelles roulent des billes 7, et également un élément deretenue 8 pour ces billes Comme on le voit plus clairement sur la fig 2, un dispositif d'étanchéi- té 9 est monté entre les bagues 5 et 6 pour rendre étan- che à l'eau une chambre circulaire située entre les ba- gues 5 et 6 et contenant les billes 7, de façon à proté- ger ces billes et leurs chemins de roulement respectifs ( 11,12) contre des polluants externes, par exemple de l'eau, des poussières ou de l'humidité. Le dispositif d'étanchéité 9 (fig 2) comprend deux écrans métalliques rigides circulaires 13, 14 montés en vis-à-vis, chacun présentant un élément d'accouplement cylindrique respectif 15, 16 conçu pour se loger dans des sièges sur les bagues 6 et 5 de façon à solidariser l'écran 13 en oblique par rapport à la bague 6 et l'é- cran 14 à la bague 5 Les éléments d'accouplement 15 et 16 et les écrans 13 et 14 sont coaxiaux, concentriques et de préférence en acier Les écrans 13 et 14 sont sensiblement plats et perpendiculaires aux parois laté- rales 18 et 19 et aux éléments d'accouplement 15 et 16 respectivement L'écran 13 présente un bossage central circulaire 20 pour réduire la dimension axiale globale du dispositif 1 en suivant le contour des billes 7 et un alésage central 21 dans lequel une extrémité 22 de l'élé- ment d'accouplement 16 est logée coaxialement avec un ample jeu radial L'écran 13 comporte également deux lè- vres d'étanchéité circulaires 23, 24 en matière flexible, par exemple en caoutchouc, solidaires de l'écran Les lèvres 23 et 24 forment un tout avec un élément circulai- re 25 en caoutchouc vulcanisé et/ou collé sur une face frontale de l'écran 13 et la face intérieure 27 de l'élé- ment d'accouplement 15 faisant face à l'écran 14. A une section circulaire commune d'emplanture 28 entourant le bord de l'alésage 21, les lèvres 23 et 24 di- vergent, la lèvre 23 axialement, parallèlement à l'axe de l'élément d'accouplement 16 dans la direction de l'écran 14, et la lèvre 24 radialement, perpendiculairement à l'axe de l'élément d'accouplement 16, ce qui rend les lèvres 23 et 24 pratiquement perpendiulaires 'une à au L'écran 14 comporte une face frontale de glissement 29, plate et circulaire, et un élément d'accouplement 16 à face extérieure de glissement cylindrique 30, les deux faces étant disposées en vis-à-vis de l'écran 13 e Les lèvres 23 et 24 ont une longueur telle qu'elles interfèrent avec l'écran 14 et l'élément d'accouplement 16 et sont fléchées par eux, tandis que leurs extrémités 31 et 32 exercent une pression prédéterminée sur les surfaces de glissement respectives 29 et 30. Les extrémités 31 et 32 sont également conçues pour glisser avec un très léger frottement sur les faces 29 et 30 lorsque les écrans 13 et 14 se déplacent en faisant un angle avec les bagues 5 et 6 dont ils sont solidaires, bagues entre lesquelles existe évidemment en fonctionne- ment une vitesse interfaciale relative En conséquence, les lèvres 23 et 24 sont en relation glissante d'étanchéité à l'air avec les faces 29 et 30, empêchant ainsi les pol- luants de pénétrer dans la chambre 10 ou le lubrifiant de s'échapper de celle-ci Qui plus est, comme les lèvres 23 et 24 réalisent des types d'étanchéité différents, la lè- vre 23 axialement et la lèvre 24 radialement, la chambre 10 est également rendue étanche à l'eau, même si elle est soumise à une forme quelconque de déformation opération- nelle directe. L'écran 14 présente-un bord-circulaire, redialement extérieur, sensiblement conique 33, s'étendant dans la direction de l'écran 13 et obtenu en coudant l'écran 14 lui-même Le bord 33 présente une face d'épaulement coni- que 34, faisant face à l'opposé de l'écran 13, avec la- quelle coopère, par l'intermédiaire de l'élément d'accou- plement 15, une lèvre circulaire sensiblement radiale 35 inclinée sur l'écran 13 et solidaire de celui-ci La lè- vre 35 forme un tout avec la pièce 25, et par voie de con- séquence également avec les l,èvres 23 et 24, et s'étend, radialement vers l'axe de l'élément d'accouplement 16 de- puis le bord 36 de l'élément d'accouplement 15 La lèvre 35 est flexible et a une longueur telle qu'elle interfère avec le bord 33 et est fléchée par lui, tandis que son extrémité 37 exerce une pression prédéterminée sur la face 34 La lèvre 35 coopère également avec la face 34 et le bord 33 pour empêcher les écrans 13 et 14, disposés en vis-à-vis, de s'écarter axialement et pour ainsi les conser- ver coaxiaux En conséquence 9 la lèvre 35 et la face 34 forment une liaison étanche à l'eau, tout-en permettant simultanément la rotation relative des écrans 13 et 14, qui sont maintenus fermement ensemble pour former un dispositif d'étanchéité 9 de structure unitaire, lequel peut être monté sur le palier 1 et en être démonté en une seule opé- ration. En outre, lors de la fabrication du dispositif d'étan- chéité 9, la flexibilité de la lèvre 35 permet un montage facile de l'écran 13 sur l'écran 14 en fléchissant sous la pression du bord 33 et en faisant ressort en arrière pour coopérer avec lui et empêcher ainsi tout risque de sépara- tion des écrans 13 et 14. Les écrans 13 et 14 et leurs éléments d'accouplement monoblocs respectifs 15 et 16 se combinent pour former une chambre circulaire 38, qui est maintenue essentiellement étanche à l'eau par la lèvre d'étanchéité radiale 24 et la lèvre 35, qui coopèrent respectivement avec les faces 30 et 34 La chambre 38, qui est agencée pour être remplie partiellement de graisse de lubrification pour améliorer et lubrifier la liaison entre les extrémités 31 et 32 et les faces 29 et 30, contient la lèvre d'étanchéité axiale 23 qui est ainsi complètement isolée des polluants extérieurs à la fois sur le côté de la chambre 10, grâce à la lèvre 24, et sur le côté opposé grâce à la lèvre 35. Le bord 33 présente également une extrémité radialement extérieure 39, pratiquement perpendiculaire à l'axe de l'élément d'accouplement 15, avec un bord aigu 40 pour centrifuger tout polluant cherchant à pénétrer à travers le joint réalisé par la lèvre 35 sur l'accouplement 15, de façon à protéger encore mieux la lèvre 23 La forme spécia- le de l'extrémité 37 de la lèvre 35 permet également de centriguer les polluants à l'extérieur de la chambre 38. La fig 3 montre une variante 41 du dispositif d'étan- chéité 9 dont elle diffère seulement par quelques petits détails Les pièces et parties similaires ou identiques à celles déjà décrites sont répétées par les mêmes références. Le dispositif d'étanchéité 41 comporte un écran 13 a sensiblement plat sans le bossage 20 de l'écran 13 Cette réalisation augmente la dimension axiale globale du dispo- sitif d'étanchéité 41, mais est moins chère à fabriquer et peut être utilisée quand il n'y a pal de problème d'encom- au lieu brement, par exemple sur des arbres/de roulements En outre, la lèvre 24 présente au moins un trou ou une encoche tra- versante 42 pour libérer toute pression de travail excessi- ve se formant à l'intérieur de la chambre protégée par le dispositif d'étanchéité 41 Toutefois, ceci n'est pas un nouveau détail Enfin, l'extrémité 37 a de la lèvre 35 a une forme légèrement différente et est perpendiculaire à la paroi 18. La fig 4 montre un dispositif d'étanchéité 43 qui ne diffère de l'ensemble 9 de la fig 2 que par la forme de l'extrémité 37 a de la lèvre 35 et le fait qu'il n'y a pas de lèvre axiale 23 Les pièces et parties similaires ou identiques à celles déjà décrites sont repérées avec les mêmes chiffres de référence Du fait de l'absence de la lèvre 23, la dimension axiale globale peut être encore plus petite que celle de l'ensemble 9, sans que l'efficacité de l'étanchéité soit réduite du fait de la présence de la lè- vre 35 Cette dernière protège également la lèvre 24 des polluants externes qui, autrement, pourraient parvenir dans la chambre 38. La fig 5 montre une variante 44 de l'ensemble d'étan- chéité 43 dont elle ne diffère que par la réalisation de la lèvre d'étanchéité 24 a qui diffère de la lèvre 24 Les pièces ou parties similaires ou identiques à celles déjà décrites sont repérées par les mêmes chiffres de référence. La lèvre 24 a est en forme de Us car, au lieu de coopérer avec la face 30, l'extrémité 32 est recourbée à 1800 vers la section d'emplanture 28, formant ainsi sur la lèvre 24 a un siègecirculaire 45 pour un ressoxt dg pression _circn U-. laire 46 destiné à exercer une pression prédéterminée sur une section intermédiaire circulaire 47 de la lèvre 24 a, située en gros au coude de l'extrémité 32, et à appuyer cette section 47 sur la face 30 de façon à coopérer avec elle en formant un joint d'étanchéité coulissant, Dans une réalisation connue préférée, le siège 45 est déporté par rapport à la section d'étanchéité 47 de façon à améliorer encore l'étanchéité O Pour obtenir plus aisément la lèvre 24 a, la partie 25 entoure de préférence la totalité de l'écran 13 de façon à recouvrir, outre les faces 26 et 27, également une face latérale extérieure 48 sur l'élément d'accouplement 19 et une face frontale 49 sur l'écran 13 en vis-à-vis de la face 26 Cet agencement permet de mieux protéger contre la corrosion l'écran 13 et procure un mon- tage plus solide de l'ensemble 44 sur le siège d'étanchéité. Les avantages de la présente invention apparaissent clairement d'après la description ci-dessus En premier lieu, elle procure des dispositifs d'étanchéité à deux écrans et à lèvres coulissantes dont les parties sont maintenues ensemble fermement et de façon permanente de façon à constituer des unités préassemblées qui peuvent être montées sur des pièces de machines en une seule opé- ration, de préférence effectuée sur une presse, divisant ainsi par deux le temps et la dépense couramment exigés pour monter des dispositifs d'étanchéité similaires En second lieu, la-chambr'e entre les écrans du dispositif d'étanchéité est complètement étanche à l'air, ce qui em-. pêche la pollution de la graisse de lubrification contenue dans la chambre et, surtout, les dommages pouvant être causés aux lèvres d'étanchéité. Revendications. 1. Dispositif d'étanchéité agencé pour se monter en- tre deux pièces ( 5, 6) présentant une vitesse interfaciale relative, de façon à réaliser entre elles une étanchéité quasi parfaite à l'air, ce dispositif comportant deux 5. écrans rigides circulaires ( 13, 13 a, 14) disposés en vis-à-, vis et équipés de moyens ( 15, 16) permettant de monter cha- cun de ces écrans ( 13, 13 a 14) en faisant un certain angle avec l'une de ces pièces ( 59 6) et solidaires de celle-ci, le premier écran ( 13, 13 a) étant équipé d'au moins une lè- vre d'étanchéité circulaire flexible ( 24, 24 a) s'étendant en direction du deuxième écran ( 14) et ce dernier compor- tant au moins une face de glissement circulaire ( 30) pour la lèvre d'étanchéité ( 249 24 a) qui coopère avec cette face ( 30) de façon à exercer sur elle une pression prédéterminée, caractérisé par le fait que des moyens ( 34, 35) sont prévus pour raccorder de façon étanche à l'eau le premier ( 13, 13 a) et le deuxième ( 14) écran, tout en leur permettant de tour- ner, et que ces moyens ( 34, 35) lient fermement le premier écran ( 13, 13 a) sur le deuxième écran ( 14). 2 Dispositif d'étanchéité selon la revendication 1, dans lequel les moyens pour relier ensemble les écrans ( 13, 13 a, 14) sont constitués par une face d'épaulement conique ( 34) sur l'un des écrans ( 14) et une deuxième lè- vre circulaire flexible ( 35) monobloc avec le deuxième écran ( 13, 13 a) la deuxième lèvre ( 35) exerçant une pres- sion prédéterminée sur ladite face conique ( 34) et coopé- rant avec elle pour empêcher les écrans circulaires ( 13, 13 a, 14) de se séparer axialement et pour les maintenir coaxiaux l'un par rapport à l'autre. 3 Dispositif d'étanchéité selon la revendication 2, dans lequel la deuxième lèvre ( 35) du premier écran ( 13, 13 a) s'étend sensiblement radialement vers l'axe du pre- mier écran ( 13, 13 a), le deuxième écran ( 14) ayant un bord circulaire conique ( 33) s'étendant vers le premier écran ( 13, 13 a) et la face d'épaulement conique ( 34) se trouvant sur le bord conique ( 33) faisant face à l'opposé du premier écran ( 13, 13 a). 4. Dispositif d'étanchéité selon l'une des revendi- cations précédentes, dans laquelle la face de glissement ( 30) est disposée en face du premier écran ( 13, 13 a), la lèvre d'étanchéité ( 24) comportant au moins un trou tra- versant ( 42). 5. Dispositif d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans-lequel les moyens pour monter les écrans sur les pièces comportent un premier ( 15) et un second ( 16) élément d'accouplement, concentri- ques et formant un tout respectivement avec le premier écran ( 13, 13 a) et avec le deuxième écran ( 14), de façon à s'ajuster dans des sièges respectifs sur les pièces ( 5, 6). 6. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 5, dans lequel le premier écran ( 139 13 a) comporte deux lèvres d'étanchéité, une radiale ( 24) dirigée vers l'axe du pre- mier écran ( 13, 13 a) et coopérant avec une face extérieure ( 30) du deuxième accouplement ( 16), et une axiale ( 23), sen- siblement parallèle à l'axe du premier écran ( 13, 13 a) dirigée vers le deuxième écran ( 14) et coopérant avec une face frontale plate ( 29) de ce dernier faisant face au premier écran ( 13, 13 a), la deuxième lèvre ( 35) s'étendant depuis une face intérieure ( 27) du premier accouplement ( 15). 7. Dispositif d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, dans lequel la deuxième lèvre ( 35) et la lèvred'étanchéité ( 24) forment un tout avec une pièce circulaire ( 25) en caoutchouc vulcanisé sur une fa- ce ( 26) du premier écran ( 13, 13 a) faisant face au deuxiè- me écran ( 14). 8 Dispositif d'étanchéité selon l'une des reven- dications 5 à 7, dans lequel le bord circulaire conique ( 33) présente une extrémité radialement extérieure ( 39) sensiblement perpendiculaire à l'axe du deuxième écran ( 14), avec un bord aigu ( 40) pour centrifuger tout polluant vers le premier accouplement ( 15). 9. Dispositif d'étanchéité selon l'une des reven- dications 6 à 8, dans lequel les écrans ( 13, 13 a, 14) et les accouplements ( 15, 16) se combinent pour former une chambre circulaire ( 38) 'rendue essentiellement étanche à l'eau par la deuxième lèvre ( 35) et la lèvre radiale ( 24), la lèvre axiale ( 23) étant logée à l'intérieur de la cham- bre ( 38) conçue pour être emplie partiellement de graisse.