Brevet FR2711403A1 — publié le 19950428

Dispositif d'étanchéité pour passage de fluide à travers un roule- ment, et roulement équipé d'un tel dispositif. La présente invention concerne un dispositif d'étanchéité pour le passage d'un fluide entre deux pièces dont l'une est animée d'un mouvement de rotation par rapport à l'autre. En particulier, l'in- vention s'applique à un roulement équipé d'un passage de fluide qui traverse les bagues tournante et non tournante du roulement. On connaît par la demande de brevet européen 0 362 921 (SKF) un roulement équipé d'un dispositif d'étanchéité monté entre deux rangées de billes et entre les orifices aménagés sur la bague exté- rieure et les orifices aménagés sur la bague intérieure du roulement de façon à assurer le passage d'un fluide à travers le roulement Ce roule- ment permet d'établir la communication entre deux enceintes contenant un fluide sous pression. Le dispositif d'étanchéité assure d'une part le passage du fluide à travers le roulement et d'autre part empêche le lu- brifiant du roulement tel que la graisse de pénétrer dans les zones de passage du fluide dans le roulement. Cependant, la structure d'un tel dispositif comporte de nombreux éléments qui créent un encombrement axial important, ce qui peut être incompatible avec certaines applica- tions. En outre, la réalisation d'un tel dispositif est relativement coû- teuse due au nombre d'éléments distincts à fabriquer et à assembler. Une application courante de cette technique est destinée au contrôle et à la régulation de la pression des pneumatiques d'un véhi- cule, le dispositif d'étanchéité pour passage de fluide étant monté dans les roulements de roue du véhicule. Dans cette application particuliè- re, on connaît par le brevet américain US 4 844 138 un dispositif de passage d'air dans un roulement comportant des joints formés par un fluide magnétique qui coopère avec des anneaux magnétiques pour as- surer l'étanchéité à l'air. Un tel dispositif est trop sophistiqué pour être utilisé dans des conditions économiques compatibles avec la pro- duction en série comme dans le domaine de l'automobile. On connaît également d'autres dispositifs de passage d'air à travers les moyeux de roues utilisant une paire de joints d'étanchéité pour assurer le passage étanche de l'air entre les parties tournante et fixe du moyeu (voir par exemple les demandes de brevets européens 0 204 085 et 0 208 540). La forme et la disposition de ces joints par paire crée un encombrement axial important incompatible avec certai- nes applications et augmente le coût de fabrication et de mise en place du dispositif. En outre, l'utilisation de deux joints distincts implique un système efficace d'immobilisation axiale desdits joints sous peine de voir ceux-ci se déplacer axialement sous l'effet de la pression du fluide. La présente invention a pour objet de remédier aux inconvé- nients précités des techniques existantes en proposant un dispositif d'étanchéité simple, économique à réaliser et à mettre en place, et pré- sentant un encombrement axial extrêmement réduit pour permettre son intégration à l'intérieur d'un roulement, notamment à l'intérieur d'un roulement de roue de véhicule automobile. Le dispositif d'étanchéité est monté entre une bague tournan- te et une bague non tournante d'un roulement afin d'assurer le passage d'un fluide entre lesdites bagues traversées chacune par des canaux de passage de fluide. Selon l'invention, le dispositif d'étanchéité com- prend un corps central annulaire d'une seule pièce en matériau élasti- que (par exemple caoutchouc, ou élastomère), présentant un rebord circulaire de fixation sur l'une des bagues du roulement, et deux lèvres principales d'étanchéité qui forment entre elles une chambre intermé- diaire annulaire et qui sont en contact de frottement sur l'autre bague du roulement. Le corps central est traversé par au moins un canal qui communique d'une part avec les canaux de la bague associée au rebord circulaire de fixation et d'autre part avec la chambre intermédiaire, la- quelle communique avec les canaux de l'autre bague du roulement. Le fluide introduit dans les canaux de l'une des bagues du roulement tra- verse le corps central via sa chambre intermédiaire et son canal de fa- çon étanche, puis sort par les canaux de l'autre bague du roulement. Les lèvres principales d'étanchéité du corps central présen- tent de préférence dans leur zone de frottement un revêtement présen- tant de meilleures caractéristiques de frottement, d'étanchéité et de coefficient de frottement par rapport au reste des lèvres principales. Le produit connu sous le nom de Téflon est tout à fait satisfaisant à cet égard. Avantageusement, le corps central annulaire présente égale- ment deux lèvres secondaires d'étanchéité pour le produit lubrifiant contenu dans le roulement. Les lèvres secondaires d'étanchéité permet- tant de protéger les zones de frottement des lèvres principales d'étan- chéité contre le produit lubrifiant du roulement. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre nullement limi- tatif et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue partielle en coupe axiale d'un roule- ment équipé d'un dispositif de liaison étanche selon un premier mode de réalisation de l'invention, la figure 2 est une vue similaire à la figure 1 représentant un second mode de réalisation de l'invention, la figure 3 est une vue similaire à la figure 1 représentant un troisième mode de réalisation de l'invention, la figure 4 est une vue similaire h la figure 1 représentant un quatrième mode de réalisation de l'invention, et la figure 5 est une vue partielle en coupe axiale de la bague extérieure du roulement selon les figures 3 et 4. Le roulement illustré sur la figure 1 comprend une bague ex- térieure 1, une bague intérieure 2 formée par deux demi-bagues acco- lées axialement, et deux rangées de billes 3 de roulement qui sont es- pacées circonférentiellement par des cages 4. La bague extérieure 1 et la bague intérieure 2 peuvent être animées d'un mouvement de rotation l'une par rapport à l'autre. La bague extérieure 1 peut être fixe ou tour- nante. Le roulement est protégé du milieu extérieur par deux joints d'étanchéité latéraux annulaires 5. Dans un plan radial entre les deux rangées de billes 3 se trouvent plusieurs canaux extérieurs radiaux 6 traversant la bague extérieure 1 du roulement, et plusieurs canaux in- térieurs radiaux 7 traversant la bague intérieure 2 du roulement. Dans l'espace annulaire formé par les bagues extérieure 1 et intérieure 2 et les deux rangées de billes 3 est monté un dispositif d'étanchéité 8 per- mettant le passage d'un fluide entre les canaux extérieurs 6 et inté- rieurs 7 du roulement. Le dispositif d'étanchéité 8 comprend un corps central annu- laire 9 présentant un rebord circulaire extérieur de fixation 10 encastré dans une rainure annulaire 11 aménagée au voisinage des canaux exté- rieurs 6 de la bague extérieure 1. Le corps central 9 présente deux lèvres principales intérieures d'étanchéité 12 qui définissent entre elles une chambre intermédiaire annulaire 13 communiquant avec les canaux intérieurs 7. Les zones de frottement 14 des lèvres principales d'étan- chéité 12 sont revêtues d'une matière anti-friction telle que du Téflon. Plusieurs canaux radiaux 15 répartis circonférentiellement traversent le corps central 9 en reliant les canaux extérieurs 6 de la bague exté- rieure 1 et la chambre intermédiaire 13. Ainsi, le passage du fluide (l'air par exemple) entre les canaux extérieurs 6 et intérieurs 7 est as- suré de façon étanche grace à la structure particulièrement compacte du corps central annulaire 9. Afin de protéger les lèvres principales d'étanchéité 12, le corps central 9 comporte deux lèvres externes secondaires d'étanchéité 16 en contact de frottement sur la bague intérieure 2, ces lèvres d'étan- chéité secondaires 16 empêchent la graisse de lubrification des billes d'entrer dans les zones de frottement 14 des lèvre principales 12. Le mode illustré sur la figure 2 diffère de celui décrit précé- demment qu'en ce qui concerne le corps principal 9 du dispositif de liaison étanche 8. Les lèvres principales d'étanchéité 12 sont ici plus flexibles et la chambre intermédiaire annulaire 13 présente une section plus grande que le mode précédemment décrit. Sur la figure 3 est illustré un autre mode de réalisation de l'invention avec le dispositif d'étanchéité 8 comportant en plus du corps central annulaire 9 une armature métallique annulaire 17 en sec- tion en U permettant l'emmanchement axial à force du dispositif 8 sur une portée cylindrique lisse de la bague extérieure 1. Une telle struc- ture peut être utilisée par exemple dans des applications avec passage de fluide sous une pression relativement élevée, l'armature métallique 17 participant alors à la rigidification du corps central 9. Il va de soi que l'armature métallique 17 présente des perforations 17a en regard des canaux radiaux 15 du corps central 9 afin de permettre le passage de fluide. Dans ce mode de réalisation, la chambre intermédiaire annu- laire 13 présente une dimension radiale encore plus importante par rapport aux deux modes précédemment décrits. Dans le mode illustré sur la figure 4, le corps central 9 est surmoulé sur un insert métallique tubulaire 18 permettant l'emman- chement axial du dispositif d'étanchéité 8 dans une portée cylindrique lisse de la bague extérieure 1 du roulement. L'insert métallique 18 pré- sente des perforations 18a pour établir la communication entre les ca- naux extérieurs 6 de la bague extérieure 1 et les canaux internes 15 du corps central 9 du dispositif d'étanchéité 8. Les dispositifs d'étanchéité 8 présentent une structure symé- trique par rapport à un plan radial passant par les canaux radiaux exté- rieurs 6 et intérieurs 7. Les lèvres principales 12 d'étanchéité au fluide dans les mo- des illustré sur les figures 1 et 3 sont mises en pression sur leur portée de frottement correspondante 14 grâce à un montage du dispositif 8 entre les bagues extérieure 1 et intérieure 2 du roulement avec pré- contrainte radiale. Dans le cas des figures 2 et 4 les lèvres principales 12 d'étanchéité au fluide sont mises en pression sur leur portée de frottement correspondante 14 en partie grâce à un montage du disposi- tif 8 entre les bagues extérieure 1 et intérieure 2 de roulement avec précontrainte radiale, mais aussi grâce à l'action de la pression du flui- de sur la partie interne des lèvres principales 12 d'étanchéité qui sont recourbées en se rapprochant. Les dispositifs d'étanchéité 8 ne peuvent en aucun cas subir de déplacements axiaux intempestifs sous l'effet de la pression du flui- de le traversant comme cela peut être le cas pour une étanchéité avec deux joints séparés, car la pression du fluide s'exerce à l'intérieur du corps central 9 et les efforts axiaux internes qui en découlent s'équili- brent. De façon avantageuse, la bague extérieure 1 de roulement servant à la fixation du dispositif d'étanchéité 8 présente une gorge circulaire 19 (figure 5) reliant les canaux extérieurs radiaux 6 pour permettre au fluide de transiter entre les canaux extérieurs radiaux 6 et les canaux radiaux internes 15 du corps central 9 du dispositif 8, sans qu'il soit nécessaire d'indexer angulairement le dispositif 8 par rapport à la bague extérieure 1 lors de l'opération de montage. Cette gorge an- nulaire 19 est déjà présente dans les figures 1 à 4 précitées. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'étanchéité (8) pour le passage d'un fluide entre une bague tournante et une bague non tournante d'un roulement traver- sées chacune par des canaux (6,7) de passage du fluide, caractérisé en ce qu'il comprend un corps central annulaire (9) d'une seule pièce en matériau élastique présentant un rebord circulaire (10) de fixation sur l'une des bagues tournante ou non tournante (1), et deux lèvres princi- pales (12) d'étanchéité qui forment entre elles une chambre intermé- diaire annulaire (13) qui sont en contact de frottement sur l'autre ba- gue (2), le corps central (9) étant traversé par au moins un canal (15) qui communique d'une part avec les canaux (6) de la bague (1) asso- ciée au rebord circulaire de fixation et d'autre part avec la chambre in- termédiaire, laquelle communique avec les canaux (7) de l'autre bague, de façon à ce que le fluide introduit dans les canaux de l'une des ba- gues du roulement traverse le corps central et la chambre intermédiaire annulaire de façon étanche et sorte par les canaux de l'autre bague. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les lèvres principales d'étanchéité (12) comportent dans leur zone de frottement (14) un revêtement présentant de meilleures caractéristi- ques de frottement, d'étanchéité et de coefficient de frottement par rapport au reste des lèvres principales (12). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le corps central (9) comprend deux lèvres secondaires d'étanchéité (16) en contact de frottement avec la bague (2) associée aux lèvres principales d'étanchéité pour empêcher le produit lubrifiant contenu dans le roulement d'entrer en contact avec les zones de frottement (14) des lèvres principales d'étanchéité (12). 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, ca- ractérisé en ce que le corps central annulaire (9) est symétrique par rapport à un plan radial, les canaux (6, 7 et 15) des bagues du roule- ment et du corps central se trouvant dans le plan de symétrie. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend une armature métallique annulaire (17) à section en U per- mettant l'emmanchement axial à force du corps central (9) sur une por- tée cylindrique de la bague (1) recevant le rebord circulaire (10) de fixation du corps central, et la rigidification du corps central. 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend un insert métallique tubulaire (18) sur lequel est surmoulé le corps central (9), l'insert métallique permettant l'emmanchement axial du corps central sur une portée cylindrique de la bague (1) associée au rebord circulaire (10) de fixation du corps central. 7. Roulement comprenant une bague extérieure (1), une bague intérieure (2) traversées toutes deux par des canaux (6, 7) de passage d'un fluide, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un dispositif d'étan- chéité (8) selon l'une des revendications précédentes pour assurer le passage du fluide entre les canaux aménagés dans les bagues. 8. Roulement selon la revendication 7, caractérisé en ce que dans la bague (1) associée au montage du dispositif d'étanchéité (8) est aménagée une gorge annulaire (19) dans laquelle débouchent les canaux (6) de ladite bague et au moins un canal (15) du corps central (9) du dispositif. 9. Roulement selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que la bague extérieure (1) présente une rainure annulaire (11) pour le montage du rebord de fixation (10) du corps central (9) du dispositif.