Brevet FR2580769A3 — publié le 19861024

FR 2580769 A3 19861024 FR 8605436 A 19860416 La présente invention concerne un dispositif d'étanchéité en deux parties, une desdites parties étant pourvue d'un élément d'étanchéité en matière élastomère glissant de façon parfaite. La présente invention a pour but de créer un dispositif d'étanchéité comprenant deux boucliers rigides tournés l'un vers l'autre et un élément d'étanchéité coulis- sant en matière élastomère qui est porté par un desdits boucliers, ledit dispositif assurant une bonne étanchéité contre des contaminants externes et de la graisse de lubri- fication, par comparaison à des dispositifs d'étanchéité connus, tout en ne faisant intervenir simultanément aucune augmentation substantielle du coût de production. Avec cet objectif en vue, conformément à la présente invention, il est prévu un dispositif d'étanchéité conçu pour être inséré entre deux éléments tournant l'un par rapport à l'autre, en particulier des roulements à billes ou à rouleaux, et comprenant un premier bouclier rigide conçu pour être monté sur un desdits éléments, et un second bouclier rigide conçu pour être monté sur l'autre élément et pourvu, d'une manière intégrée, d'un élément annulaire d'étanchéité formé d'une matière élastomère et conçu pour coopérer, d'une manière glissante, avec une voie de glisse- ment respective prévue sur ledit premier bouclier, afin d'exercer une action d'étanchéité radiale sur ledit premier bouclier, caractérisé par le fait que ledit premier bouclier comprend une partie formant collerette radiale qui est tournée vers ledit élément annulaire en matière élastomère et qui comporte un bord annulaire périphérique recourbé de manière à définir une concavité annulaire sur une surface extérieure frontale dudit premier bouclier, à l'opposé dudit second bouclier, et, sur une surface intérieure dudit premier bouclier, à l'opposé de ladite surface extérieure, une convexité définie sur le côté situé radialement le plus à l'extérieur par une surface oblique divergeant par rapport audit second bouclier. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe d'une partie d'un roulement à billes pourvu d'un dispositif d'étanchéité conforme aux - principes de la présente invention; la figure 2 est une vue en coupe de la partie symétrique du roulement de la figure 1, qui est pourvue d'une variante du dispositif d'étanchéité de la figure 1. Sur la figure 1, la référence numérique 1 désigne un roulement à billes d'un type connu comprenant une bague extérieure 2, une bague intérieure 3 et des billes 4 roulant dans des voies 5 ménagées dans les bagues 2 et 3, qui peuvent par conséquent tourner librement l'une par rapport à l'autre. Entre les bagues 2 et 3, il est prévu, pour fermer le roulement 1, en particulier,une cavité 6 du roulement 1 qui est définie par les bagues 2 et 3 et qui contient les billes 4, un dispositif d'étanchéité 10 comprenant un premier bouclier rigide 11 conçu de manière à être monté sur une desdites bagues, par exemple la bague 3, un second bouclier 12 conçu pour être monté-sur l'autre bague, par exemple la bague 2, et agencé de façon à être placé en regard du bouclier 11 et concentriquement à celui-ci, tandis qu'un élément annulaire d'étanchéité 13 est porté d'une manière intégrée par un desdits boucliers, de préférence le bouclier 12, et est conçu pour coopérer, d'une manière glissante et étanche au fluide, avec une voie respective 14 de l'autre bouclier, de préférence le bouclier 11. Le bouclier 12 est conçu de façon à être monté à l'intérieur de la cavité 6 du côté des billes 4 et à définir ainsi l'élément intérieur du dispositif 10, tandis que le bouclier 11 est conçu de façon à être monté sur et affleurer une extrémité respective de la bague 3 en définissant ainsi l'élément extérieur de fermeture du dispositif 10. Les boucliers 11 et 12 sont de préférence formés d'un métal et essentiellement rigides, tandis que l'élément 13 est formé d'une matière élastomère, comme du caoutchouc, et exerce une action d'étanchéité radiale entre les boucliers 12 et 11 ainsi que sur la voie 14 du bouclier 11. L'élément 13 est d'une conception générale connue et il est fixé en saillie, au moyen d'une liaison établie pendant la cuisson, sur une partie centrale du bouclier 12, sous la forme d'un manchon tronconique. L'élément 13 est de préférence pourvu d'un type connu de ressort hélicoïdal 15 faisant partie du dispositif 10, enroulé annulairement sur l'élément 13 et préchargé de façon à exercer une pression préréglée servant à pousser un appendice 16 de l'élément 13 en forme de V contre la voie 14 et à augmenter ainsi la pression d'étanchéité normalement exercée par l'élément 13 sur les surfaces intérieures du bouclier 11 à la suite d'une flexion causée par un contact établi d'une manière connue entre le bouclier!I et l'appen- dice 16 pendant le fonctionnement du dispositif 10. Conformément à la présente invention, le bouclier 11 comporte une partie 18 formant collerette radiale qui est dirigée vers l'élément 13 et qui comprend un bord annulaire périphérique 19 incurvé de façon à définir périphériquement, sur la collerette 18, une concavité annulaire 20 placée sur une surface extérieure frontale 21 du bouclier 11 et dirigée vers le bouclier 12, ainsi qu'une convexité ou bossage annulaire 22 placée sur une surface intérieure 23 du bouclier 11 à l'opposé de la surface 21. En combinaison avec la caractéristique mentionnée ci-dessus, l'élément 13 comprend une nervure annulaire 25 s'étendant axialement en direction de la convexité 22 et conçue pour coopérer avec la convexité 22 afin d'exercer une action supplémentaire d'étanchéité. De façon plus détaillée, la convexité ou bossage 22 est définie, sur le côté situé radialement le plus à l'extérieur, par une surface oblique 26 divergeant par rapport au bouclier 12 dirigé vers elle et, dans le mode de réalisation représenté, la nervure 25 coopère d'une manière non glissante avec une surface incurvée 27 du bouclier 11 définissant une partie de la surface intérieure 23 et formant, sur le côté situé radialement le plus à l'intérieur, la convexité 22 de façon à créer, avec la convexité 22, un joint en labyrinthe pendant le fonctionnement du dispositif 10. Pour améliorer encore l'éanchéité par rapport à des contaminants externes, l'élément 13 est également pourvu d'une rainure annulaire 28 formée dans une zone adjacente à la nervure 25 et située radialement plus loin vers l'exté- - rieur, en étant dirigée vers le sommet de la convexité ou bossage 22 dans la zone des surfaces de jonction 26 et 27 définissant la convexité ou bossage 22. Sur le côté situé radialement le plus à l'extérieur, ladite rainure 28 est définie par une surface oblique 29 dirigée vers la surface 26 et inclinée d'un angle permettant de créer une convergence entre les deux surfaces. D'autre part la concavité 20 est définie, sur son côté situé radialement le plus à l'extérieur, par un bord 30 plié à angle droit et formant essentiellement une arête vive qui est située, du fait de la forme du bord 19, dans un plan décalé axialement en direction du bouclier intérieur 12 par rapport au plan contenant la surface 21. Une surface oblique 31, adjacente au bord 30 et parallèle à la surface opposée 26, définit latéralement la concavité 20 et est agencée de façon à refouler des surfaces contaminantes vers l'extérieur de la cavité 6. Le dispositif d'étanchéité décrit ci-dessus fonctionne de la façon suivante. Lorsque les boucliers 11 et 12 sont montés dans des positions o ils sont dirigés l'un vers l'autre, et en prenant soin de monter le bouclier comportant la collerette 18 sur un élément tournant en service, l'élément 13 vient s'adapter contre la voie 14 et la nervure 25 avec la convexité ou bossage 22 de façon à définir un double joint axial-radial. L'élément 13 exerce par glissement une action d'étanchéité radiale, d'une manière connue, en empêchant de la graisse de lubrification de fuir de la cavité 6. Cette action d'étanchéité est intrin- sèquement améliorée par rapport à certains dispositifs d'étanchéité connus par le fait que, grâce àla prévision du second joint ( axial), l'élément 13 peut être lubrifié constamment avec une graisse spéciale insérée à l'intérieur de la chambre annulaire délimitée par l'appendice 16, la collerette 18 et la nervure 25. Grâce à la conception spéciale des éléments coopérants, le second joint précité permet cependant d'obtenir une efficacité considérablement améliorée par comparaison à celle de dispositifs d'étanchéité connus par le fait que, comme des essais l'ont prouvé, la graisse spéciale est maintenue d'une meilleure façon et plus longtemps, en assurant ainsi une plus grande efficacité d'étanchéité et une plus longue durée de service qu'avec les dispositifs d'étanchéité connus. En fait, le profil incurvé de la surface 27, en coopérant avec la rainure 28, permet une accumulation de graisse, en service, sur la nervure 25, qui anrête la graisse subsistant à l'intérieur de ladite chambre et qui empêche l'entrée de substances contaminantes. La majeure partie desdites substances conta- minantes sont refoulées hors du dispositif 10 grâce à la concavité 20 qui, comme cela est mis en évidence, augmente l'effet de centrifugation qui est normalement obtenu en utilisant des collerettes comme la collerette 18 mais comportant des bords plats. La petite quantité de substances contaminantes qui ne peuvent pas franchir la barrière précitée sont collectées dans la rainure 28 à partir de laquelle elles sont aspirées par la convexité 22, grâce à la conception de la surface 29, en étant entraînées le long de cette surface 26 ( en service, le bouclier 11 tourne avec l'élément 3) et en étant collectées sur le bord 30 qui, grâce à son profil, facilite la formation et le détachement de gouttes, en permettant ainsi une évacuation complète des substances contaminantes qui n'ont pas été éjectées précédemment. La figure 2 représente une variante 40 du disposi- tif d'étanchéité conforme à la présente invention, qui diffère du dispositif déjà décrit seulement par de petits détails. Dans un but de simplicité, des parties semblables ou identiques à celles déjà décrites ont été désignées par les mêmes références numériques. Le dispositif d'étanchéité 40 diffère du dispositif 10 par le fait qu'il comporte une nervure annulaire axiale 41 d'une longueur supérieure et d'un profil différent de la nervure 25, ladite nervure 41 coopérant, en service et par glissement, avec une surface plane 42 définissant une partie de la surface intérieure 23 et le sommet de la convexité ou bossage 22. Le contact entre ladite convexité ou bossage 22 et la nervure 41 s'effectue de telle sorte que, du fait que les boucliers 11 et 12 sont adaptés l'un par rapport à l'autre, la nervure 41 est infléchie radialement vers l'extérieur, comme le montre la figure 2, de manière à définir un joint axial glissant entre les boucliers 11 et 12, et elle s'incurve de manière à venir s'appliquer pratiquement sur la surface en oblique 26 et à faciliter l'évacuation des substances contaminantes par centrifugation. Du fait de la plus grande efficacité d'un joint glissant par comparaison à un joint en labyrinthe, la rainure 28 est supprimée dans le dispositif 40, de même que la surface 27 qui est remplacée par la surface 42. La surface 26, le bord 30 et la concavité 20 sont cependant également prévus dans le dispositif 40 et remplissent les mêmes fonctions que dans le dispositif 10. Le dispositif d'étanchéité 40 fonctionne par conséquent exactement de la même manière que le dispositif 10, excepté en ce qui concerne la fonction remplie par la rainure 28 qui, dans le dispositif , peut être supprimée du fait qu'on convertit le joint axial supplémentaire non glissant en un joint glissant. Il en résulte qu'on obtient un dispositif d'étanchéité ayant une eficacité égale ou supérieure à celle du dispositif 10 et d'une conception bien plus simple mais faisant intervenir un plus grand frottement. Le technicien peut par conséquent choisir, dans chaque cas individuel, celui des dispositifs 10 ou 40 qui convient le mieux pour l'application envisagée, sans s'écarter cependant du cadre de la présente invention. Les avantages de la présente invention ressortent clairement de la description faite ci-dessus, qui montre également qu'il est possible d'utiliser la présente invention dans des applications autres que des roulements. Le disposi- tif d'étanchéité conforme à la présente invention peut en fait être interposé entre deux éléments tournant l'un par rapport à l'autre, par exemple un arbre et un appui corres- pondant et dans ce cas les performances sont exactement les mêmes que celles décrites ci-dessus. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'étanchéité conçu pour être interposé entre deux éléments (2, 3) tournant l'un par rapport à l'autre, en particulier des roulements à billes ou à rouleaux, et comprenant un premier bouclier rigide (11) conçu pour être monté sur un (2) desdits éléments (2, 3), et un second bouclier rigide (12) conçu pour être monté sur l'autre élément (3) et pourvu, d'une manière intégrée, d'un élément annulaire d'étanchéité (13) formé d'une matière élastomère et conçu pour coopérer, d'une manière glissante, avec une voie de glissement respective prévue sur ledit premier bouclier, afin d'exercer une action d'étanchéité radiale sur ledit premier bouclier, caractérisé par le fait que ledit premier bouclier (11) comprend une partie formant collerette radiale (18) qui est tournée vers ledit élément annulaire en matière élastomère (13) et qui comporte un bord annulaire périphérique (19) recourbé de manière à définir une concavité annulaire (20) sur une surface extérieure frontale dudit premier bouclier (11), à l'opposé dudit second bouclier (12), et, sur une surface intérieure (23) dudit premier bouclier (11), à l'opposé de ladite surface extérieure, une convexité (22) définie sur le côté situé radialement le plus à l'extérieur par une surface oblique (26) divergeant par rapport audit second bouclier (12). 2. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit élément annulaire (13) en matière élastomère comporte une nervure annulaire (25) s'étendant axialement en direction de ladite convexité (22), ladite nervure (25) étant conçue pour coopérer avec ladite convexité (22) afin d'exercer, avec celle-ci, une action supplémentaire d'étanchéité. 3. Dispositif d'étanchéité selon une des revendica- tions 1 ou 2, caractérisé par le fait que ladite nervure annulaire axiale (25) prévue sur ledit élément (13) en matière élastomère coopère, d'une manière non glissante, avec une surface incurvée de ladite surface intérieure (23) dudit premier bouclier (11) définissant ladite convexité (22) sur le côté situé radialement le plus à l'intérieur, de façon à définir avec celle-ci, un joint en labyrinthe; ledit élément (13) en matière élastomère étant pourvu, au sommet desdites surfaces en oblique et incurvée définissant ladite convexité (22), d'une rainure annulaire (28) adjacente à ladite nervure (25) et définie, sur son côté situé radialement le plus à l'extérieur, par une surface oblique (29) dirigée vers celle définissant ladite convexité (22). 4. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ladite nervure annulaire axiale (41) prévue sur ledit élément (13) en matière élastomère coopère, d'une manière glissante, avec une surface plane (42) prévue sur ladite surface intérieure (23) dudit premier bouclier (11) définissant le sommet de ladite convexité (22), de façon à être infléchie radialement vers l'extérieur par ladite convexité (22) et à établir un joint d'étanchéité axiale entre lesdits premier (11) et second (12) boucliers. 5. Dispositif d'étanchéité selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que ladite concavité annulaire (20)-de ladite partie formant collerette (18) dudit premier bouclier (11) est définie, sur son côté situé radialement le plus à l'extérieur, par un bord sensi- blement vif (30), profilé à angle droit et placé dans un plan décalé axialement en direction dudit second bouclier (12) par rapport au plan contenant ladite surface extérieure frontale (21). 6. Dispositif d'étanchéité selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il comprend également un ressort hélicoïdal (15) enroulé annulairement autour dudit élément d'étanchéité (13) afin d'augmenter la pression exercée par cet élément d'étanchéité (13) sur les surfaces respectives dudit premier bouclier (11).