Brevet FR2644858A1 — publié le 19900928

Joint d'étanchéité pour roulement La présente invention concerne les joints d'étanchéité pour roulements destinés -a subir aurant leur fonctionnement des variations importantes de température. Un joint d'étanchéité pour roulement se compose généralement - d'une armature métallique rigide, constituant l'ame résistante du joint et conférant à ce dernier une certaine rigidité, et - d'une partie en caoutchouc surmoulée sur l'armature .métallique, ladite partie en caoutchouc comportant au moins une lèvre d'étanchéité venant frotter sur une portée de l'une des bagues du roulement animée d'un mouvement de rotation relatif Far rapport au joint. L'ancrage du joint sur l'autre bague du roulement est réalisé par divers moyens tels que - emmanchement ou sertissage de l'armature de la partie périphérique externe du joint sur la bague de roulement fixe par rapport au joint, ou - emmanchement ou encliquetage dune partie périphérique externe en caoutchouc du joint sur la bague de roulement fixe par rapport au joint. Lorsque l'on souhaite réaliser un roulement doté d'une étanchéité efficace, évitant aussi bien la sortie de la graisse du roulement que 1' entrée d'impuretés venant du milieu extérieur, on utilise généralement des jointes à double lèvre qui représentent un bon compromis entre l'étanchéité et le couple de frottement. La lèvre interne est dirigée vers l'intérieur du roulement et s'oppose ainsi à la sortie de la graisse, tandis que la lèvre externe est dirigée vers ltextérieur du roulement et s'oppose à l'entrée de particules extérieures dans le roulement. Entre ces deux lèvres est aménagé un espace libre pouvant être garni de graisse afin de renforcer l'étanchéité et d'améliorer la lubrification des lèvres d'étanchéité. On peut bien sûr envisager l'étanchéité avec une lèvre simple. Si une telle réalisation est plus favorable que celle à plusieurs lèvres sur le plan du couple de frottement, elle est en revanche un peu moins efficace en ce qui concerne l'étanchéité. En fonctionnement, en raison des frottements internes du roulement fonctionnant sous charge mais aussi parfois en raison de l'apport de chaleur par une source extérieure par l'intermédiaire des pièces en contact avec le roulement, il se produit une élévation de température à l'intérieur du roulement. Cette élévation de température ayant lieu dans une enceinte étanche et dans un volume constant, il en résulte une élévation de pression à l'intérieur du roulement qui peut être importante. Cette élévation de pression comporte des effets nuisibles en ce qui concerne le fonctionnement des joints d'étanchéité. Selon le type de joint on peut avoir par exemple - dans le cas d'une étanchéité à double lèvre, un écrasement de la lèvre interne du joint, d'où résulte une augmentation du couple de rotation et une usure accélérée de la lèvre interne du joint - dans le cas d'une étanchéité à une seule lèvre, un phénomène identique au précédent si la lèvre est initialement dirigée vers l'intérieur du roulement, ou bien un décollement de la lèvre de sa portée et des fuites de graisse si la lèvre est dirigée initialement dans le plan du joint ou vers l'extérieur. On a essayé d trouver des ispositifs susceptibles d'éviter ou de limiter cette augmentation de pression interne dans un roulement. Le brevet FR 1 532 823 montre par exemple des joints munis d'évents par lesquels s'évacue l'excédant de pression. Ce système reste toutefois assez onéreux à fabriquer et présente le risque de perte de graisse par les évents. Le brevet FR 1 591 175 montre un système d'étanchéité pouvant non pas s'opposer à la variation de pression intérieure, mais limitant dans une certaine mesure les effets de cette variation de pression sur la pression d'application de la lèvre d'étanchéité sur la portée, mais un tel dispositif est de conception très complexe, donc onéreux, et son encombrement axial interdit son utilisation dans un roulement. En matière de joints, on connaît également, d'après le brevet francais 1 240 104, des joints présentant une zone d'ancrage, un talon muni de lèvres d'étanchéité et une zone souple reliant la zone d'ancrage et le talon. Toutefois ce dispositif n'est pas conçu pour réagir à des variations de pression puisque son talon ne constitue pas une zone notable de prise de pression et que le boudin cylindrique qui le garnit n'est doté d'aucune rigidité, ni en flexion, ni en torsion, de sorte que ce dispositif ne conviendrait en aucune façon pour un roulement à variation de pression interne. Le but de l'invention est d'éliminer les inconvénients précédents, c'est-à-dire de réaliser des joints d'étanchéité pour roulement offrant un faible encombrement, faciles à fabriquer, pouvant fonctionner avec des variations importantes de température interne du roulement sans usure prématurée, sans fuite de graisse et pratiquement sans variations du couple de frottement. Le joint selon l'invention se compose essentiellement a) d'une armature métallique à section en LI l'aile axiale servant à l'emmanchement du joint sur l'une des bagues du roulement et l'aile radiale de dimension relativement réduite servant à l'accrochafe de la partie en caoutchouc du joint, et b) d'une partie en caoutchouc composée successivement d'une zone d'ancrage sur l'armature, d'une zone souple de liaison, d'une zone rigide massive de prise de pression, et enfin d'au moins une lèvre d'étanchéité issue de la zone rigide massive. La zone rigide massive de prise de pression se présente sous la forme générale d'une couronne circulaire dont les faces sont sensiblement orthogonales. à l'axe de rotation du roulement. Eventuellement cette zone massive de prise de pression peut être alvéolée. Pour assurer sa fonction, cette zone rigide massive de prise de pression doit avoir une étendue suffisante, mais surtout une rigidité suffisante afin que les variations de pression qui s'exercent sur elle ne provoquent pas de déformation susceptible d'avoir une influence quelconque sur l'étanchéité au niveau des lèvres, mais seulement un déplacement d'ensemble de la zone massive dans le sens axial. Si nécessaire, cette zone massive de prise de pression peut comporter une armature métallique noyée dans le caoutchouc pour permettre d'obtenir la rigidité voulue pour une épaisseur moindre. La zone souple unissant la zone d'ancrage et la zone de prise de pression est agencée de son côté pour tolérer les déplacements d'ensemble de la zone massive rigide dans le sens axial sans introduire d'efforts notables, ni dans le sens axial ni dans le sens radial. D'autres particularités de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre de aivers modes de réalisation pris comme exemples et représentés sur le dessins annexé, sur lequel la figure 7 représente un premier mode de réalisation avec zone souple en soufflet, la figure 2 est une vue partielle agrandie de la figure 1, la figure 3 est une vue correspondant à la figure 2 dans le cas d'une variante avec zone massive armaturée, les figures 4, 5 et 6 sont des vues correspondant respectivement aux figures 1, 2 et 3 dans le cas d'un second mode de réalisation avec zone souple à double articulation, les figures 7 et 8 illustrent le fonctionnement respectivement du premier mode et du second mode de réalisation, et la figure 9 représente une variante de réalisation de la figure 3 avec une seule lèvre. On voit sur les figures le roulement avec sa bague extérieure 1 et sa bague intérieure 2, formées dans l'exemple par deux demi-bagues 2, avec de chaque côté un joint d'étanchéité 3 interposé entre la bague extérieure et la bague intérieure. Chaque joint 3 dans son ensemble se compose d'une armature métallique 4 à section en L avec une aile axiale 5 servant à l'emmanchement du joint sur une des bagues de roulement, ici la bague 1, et une aile radiale 6 de dimensions relativement réduites, servant à l'accrochage de la partie en caoutchouc 7 du joint. Cette partie en caoutchouc 7 est composée successivement d'une zone d'ancrage 8 sur l'armature 4, d'une zone souple de liaison 9, d'une zone massive rigide 10 de prise de pression, et enfin d'au moins une lèvre d'étanchéité 11 issue de cette zone rigide massive 10. Dans les exemples des figures 1 à 8 il est prévu deux lèvres 11, une orientée vers l'intérieur et l'autre vers l'extérieur du roulement, ces lèvres portant naturellement dans les exemples sur la surface cylindrique extérieure 12 de la bague intérieure 2, ou de chaque demi-bague. Le joint selon l'invention possède ainsi une partie fixe constituée par l'armature 4 et la zone d'ancrage 8, une partie mobile axialement dans son ensemble et constituée par la zone massive de prise de pression 10 et la ou les lèvres 11, ces deux parties pouvant avoir un certain degré de liberté axiale l'une par rapport à l'autre grace à la zone souple de liaison 9 qui les réunit comme illustré sur la figure 7. Grâce à cette disposition, lors de l'élévation de température et de pression à l'intérieur du roulement, la pression exerce sur la zone rigide de prise 'de pression 10 un effort axial qui provoque un déplacement axial d'ensemble de la partie mobile du joint, donc une augmentation du volume interne et une diminution de la pression. Waturellemlent lorsque la température et la pression diminuent à l'intérieur du roulement il se produit le phénomène inverse. Comme exposé précédemment, l'étendue en surface dans le sens radial de la partie mobile axialement, y compris les lèvres d'étanchéité, doit être suffisamment importante par rapport aux surfaces radiales de la partie fixe 6, 8 et de la partie souple 9 de manière que le dispositif ait une bonne sensibilité aux variations de pression, alors qu'au contraire la surface mesurée dans le sens radial de la zone souple de liaison 9 doit être aussi faible que possible afin que l'action des variations de pression sur cette zone souple perturbe le moins possible le déplacement axial correct de la partie mobile axialement. Dans les variantes des figures 3, 6 et 9, la zone rigide de prise de pression 10a comporte une armature rigide intérieure métallique 13 noyée dans le caoutchouc, ce qui permet d'assurer la rigidité voulue, notamment en flexion et en torsion, avec une épaisseur moindre. Dans le mode de réalisation des figures 1, 2, 3, 7 et 9, la zone souple de liaison 9 a une configuration en soufflet à paroi mince à double convolution en S ou en Z pour combiner une grande souplesse dans le sens axial avec une étendue minimale dans le sens radial pour la raison exposée ci-dessus. En variante, dans le mode de réalisation des figures 4, 5, 6 et 8, la zone souple de liaison 9a est constituée par une zone annulaire intérmédiaire 14 réunie respectivement à la zone d'ancrage 8 et à la partie rigide de prise de pression 10 par des zones d'articulation 15 et 16 de faible épaisseur autorisant le mouvement de roulement de la partie 14 illustrée par la figure 8. Naturellement tous les modes de réalisation qui précèdent pourraient également être réalisés avec une seule lèvre 11, comme illustré par exemple sur la figure 9. REVENDICATIONS 1. Joint d'étanchéité pour roulement comportant une armature métallique (4) solidaire d'une partie en élastomère (7) munie de lèvres d'étanchéité (11), caractérisé par le fait qu'il comporte une partie fixe (4, 8) solidarisée à l'une des bagues de roulement (1) et une partie rigide (10, 10a), mobile axialement de laquelle est issue au moins une lèvre d'étanchéité (11) frottant sur l'autre bague du roulement (2), ladite partie mobile axialement présentant une surface radiale suffisante et une rigidité suffisante pour que l'action des variations de pression d'un coté ou de l'autre de ladite surface provoque le déplacement axial d'ensemble de ladite partie rigide mobile par rapport à la partie fixe, ladite partie fixe et ladite partie rigide mobile axialement étant reliées entre elles par une zone de liaison souple (9, 9a) autorisant un certain déplacement axial relatif d'ensemble de la partie mobile par rapport à la partie fixe, tout en présentant une surface radiale faible. 2. Joint d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la partie rigide mobile axialement se compose d'une zone massive relativement rigide de prise de pression en forme de couronne annulaire (10, 10a) reliée par sa périphérie externe à la zone souple de. liaison (9) et par sa périphérie interne à au moins une lèvre d'étanchéité (11). 3. Joint d'étanchéité selon une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la zone souple de liaison (9) présente une section droite à double convolution en forme de S ou de Z. 4. Joint d'étanchéité selon une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la zone souple de liaison (9a) comporte une zone annulaire intermédiaire (14) réunie respectivement à la zone d'ancrage (8) et à la partie de prise de pression (10, 10a) par des zones d'articulation (15, 16) de faible épaisseur. 5. Joint d'étanchéité selon une des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que la rigidité de la zone (10) de prise de pression est obtenue par une épaisseur suffisante. 6. Joint d'étanchéité selon une des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que la rigidité de la zone (10a) de prise de pression est obtenue principalement au moyen d'une armature métallique (13) noyée dans l'élastomère.