Brevet FR2778954A1 — publié le 19991126

Agencement d'étanchéité pour un roulement. La présente invention se rapporte à un agencement d'étanchéité pour un roulement présentant au moins une rangée d'éléments roulants entre une première bague et une seconde bague concentriques séparées radialement l'une de l'autre par un espace annulaire, au moins sur un côté de la rangée d'éléments roulants. Suivant un agencement de ce type connu par le document DE-A- 34 35 437, un joint d'étanchéité élastique est fixé, sur un côté de la rangée d'éléments roulants, à la bague intérieure du roulement, laquelle est prolongée sur ce côté axialement au-delà de la bague extérieure. Le joint est fixé par un talon engagé dans une gorge ménagée dans la surface extérieure de la bague intérieure, au-delà de l'espace annulaire entre les deux bagues. Ce joint connu comprend deux lèvres dont la première, située dans l'espace annulaire entre les deux bagues, prend appui contre la surface intérieure cylindrique de la bague extérieure et dont la deuxième située à l'extérieur du roulement prend appui contre la surface frontale radiale de la bague extérieure. La première lèvre est formée à l'extrémité libre d'une partie sensiblement axiale du joint qui s'étend depuis la zone de fixation du joint vers l'intérieur du roulement en direction de la rangée d'éléments roulants, en prenant appui contre la surface extérieure cylindrique de la bague intérieure, la lèvre elle-même étant orientée vers l'extérieur, c'est-à- dire faisant un angle de plus de 90 avec ladite partie axiale. Sur ce joint connu, la deuxième lèvre située à l'extérieur du roulement a pour fonction d'empêcher la pénétration de poussière, humidité, et autres corps étrangers à l'intérieur du roulement, et la première lèvre située à l'intérieur du roulement complète l'action de la lèvre extérieure, c'est-à-dire améliore la protection contre la pénétration d'humidité et autres corps étrangers de l'extérieur vers l'intérieur du roulement. Il est précisé dans ce document que lors du graissage du roulement, la première lèvre du joint situé à l'intérieur du roulement permet, du fait de sa conformation, le passage de graisse depuis l'intérieur du roulement dans l'espace compris entre les deux lèvres afin que cet espace se remplisse de graisse, dans le but d'améliorer l'effet d'étanchéité. Or, dans le cas de roulements en général, mais plus particulièrement dans le cas de roulements de grandes dimensions, il se produit, à chaque graissage, une surpression à l'intérieur du roulement, sous l'effet de laquelle le surplus de graisse risque d'être éjecté du roulement à l'endroit du joint. Dans le cas de roulements de grandes dimensions, des clapets de surpression sont prévus pour permettre l'éjection de ce surplus de graisse. Néanmoins, il arrive que le surplus de graisse s'échappe du roulement par les joints plutôt que par ces clapets. Or, il existe de nombreuses applications o un échappement de graisse par les joints des roulements doit être empêché avec certitude, aussi bien pendant le graissage des roulements, donc lors de la mise sous pression de l'intérieur des roulements, que pendant le fonctionnement normal des roulements, au cours duquel les bagues peuvent effectuer des mouvements relatifs, en plus des mouvements de rotation, sous l'action des charges du roulement. La présente invention vise un agencement d'étanchéité qui empêche un échappement de graisse au niveau du joint d'étanchéité d'un roulement, même sous l'effet d'une surpression à l'intérieur du roulement. L'invention vise par ailleurs un agencement qui empêche également une pénétration d'humidité, de poussière et d'autres corps étrangers, à l'intérieur du roulement. L'agencement d'étanchéité, objet de l'invention, est destiné à un roulement présentant au moins une rangée d'éléments roulants entre une première bague et une seconde bague concentriques séparées radialement l'une de l'autre, au moins sur un côté de la rangée d'éléments roulants, par un espace annulaire. Cet agencement comprend, sur ledit côté du roulement, un unique joint d'étanchéité élastique fixé à la première bague et présentant une première lèvre en appui contre une surface de portée située sur la seconde bague à l'intérieur dudit espace annulaire. Ladite première surface de portée présente une forme générale en tronc de cône orientée de manière que son prolongement, en direction du côté précité du roulement, se rapproche de ladite première bague. La première lèvre du joint d'étanchéité est conformée de manière que sa force d'appui contre ladite première surface de portée augmente en cas d'accroissement de la pression à l'intérieur du roulement. Dans l'agencement d'étanchéité conforme à l'invention, ladite première lèvre, du fait de sa conformation particulière et de sa coopération avec une surface de portée de conformation particulière, s'oppose d'une manière efficace à tout échappement de graisse, non seulement pendant le fonctionnement normal du roulement, mais également lors du graissage, c'est-à-dire lors de la mise sous pression de l'espace intérieur du roulement, et dans le cas de mouvements relatifs que les deux bagues peuvent effectuer, en plus des mouvements de rotation, sous l'action des charges que le roulement subit en fonctionnement. De préférence, le joint d'étanchéité peut être fixé de façon connue en soi à la première bague à l'extérieur de l'espace annulaire entre les deux bagues et peut présenter, entre sa zone de fixation et ladite première lèvre, une partie sensiblement axiale en appui contre une surface sensiblement cylindrique de la première bague. Ladite première lèvre peut alors se trouver dans le prolongement de ladite partie axiale du joint, en faisant avec ladite partie axiale un angle de 90 au maximum, de préférence un angle inférieur à 90 . Toutefois, de préférence, ladite partie axiale du joint peut présenter une épaisseur (radiale) qui va en augmentant depuis la zone de fixation en direction de la rangée d'éléments roulants et dont la partie d'extrémité libre d'épaisseur maximale constitue directement ladite première lèvre. La première lèvre est ainsi directement intégrée à la partie axiale, les deux parties formant un ensemble unitaire et de préférence massif. Dans ce cas, ladite partie axiale du joint présente avantageusement, sur le côté tourné vers la seconde bague, un flanc faisant avec l'axe du roulement, au moins au droit de ladite première surface de portée, un angle d'inclinaison supérieur à l'angle d'inclinaison de la première surface de portée de forme générale tronconique. Suivant un mode de réalisation préféré, ledit flanc de la partie axiale du joint présente un profil incurvé dont l'angle d'inclinaison, par rapport à l'axe du roulement, va en augmentant depuis la zone de fixation du joint en direction de l'extrémité libre de ladite partie, constituant la première lèvre. La première surface de portée fait avantageusement un angle compris entre environ 30 et 60 et de préférence un angle de l'ordre d'environ 45 avec l'axe du roulement. Pour protéger le roulement contre la pénétration, de l'extérieur, d'humidité, poussière ou autres corps étrangers, le joint peut présenter, de façon connue en soi, une seconde lèvre qui, située à l'extérieur du roulement, se trouve en appui contre une seconde surface de portée sensiblement radiale de la seconde bague du roulement. Les deux lèvres du joint sont alors de préférence dimensionnées et conformées de manière que leurs lignes d'appui contre la seconde bague soient situées sur une surface en tronc de cône faisant avec l'axe du roulement un angle d'environ à 60 , de préférence un angle de l'ordre d'environ 45 . Les deux lèvres qui agissent en sens opposé, c'est-à-dire s'appuient en sens opposé contre leurs surfaces de portée situées sur la même bague du roulement, sont ainsi à même de suivre de façon optimale les mouvements relatifs que les deux bagues du roulement peuvent effectuer sous l'effet des charges (axiales, radiales, moments de renversement) que le roulement peut subir en fonctionnement, sans que le joint ne perde ses fonctions d'étanchéité. Pour faciliter l'installation du joint sur le roulement, et améliorer son maintien sur le roulement, le joint peut avantageusement comprendre, au-delà de sa zone de fixation, c'est-à-dire, par rapport à cette zone, à l'opposé de la partie axiale portant la première lèvre, un talon annulaire en appui contre la première bague. En se référant aux dessins annexés, on va décrire ci-après plus en détail un mode de réalisation illustratif et non limitatif d'un agencement d'étanchéité conforme à l'invention pour un roulement; sur les dessins: la figure 1 est une demi-coupe d'un roulement, comprenant deux agencements d'étanchéité conformes à l'invention; la figure 2 est une coupe partielle, à plus grande échelle, du roulement suivant la figure 1. Le roulement tel qu'illustré par la figure 1, est un roulement de grand diamètre à simple rangée de billes, comprenant une bague intérieure 1 et une bague extérieure 2 concentriques. La bague intérieure 1 définit un chemin de roulement intérieur subdivisé par une gorge 3 en deux pistes 4a, 4b en arc de cercle. De façon analogue, la bague extérieure 2 définit un chemin de roulement extérieur subdivisé par une gorge 5 en deux pistes 6a, 6b. Les billes 7 disposées entre les pistes 4a, 4b et 6a, 6b, en étant maintenues espacées les unes des autres par une cage 8, présentent ainsi quatre points de contact avec les bagues 1 et 2. Les deux bagues 1 et 2 comportent, de façon connue en soi, des trous 9 et 10 pour la fixation des deux bagues à deux parties d'une machine dont le roulement assure la rotation l'une par rapport à l'autre. Les deux bagues 1 et 2 sont séparées radialement l'une de l'autre, de part et d'autre de la rangée de billes 7, par un espace annulaire 1 la, 1 lb dans lequel tourne la cage 8. Tel que cela apparaît en particulier sur la figure 2, les deux bagues 1 et 2 sont asymétriques par rapport à un plan transversal radial passant par l'axe des billes 7. En l'occurence, la bague intérieure 1 présente, par rapport audit plan, une largeur axiale plus importante vers le haut que vers le bas, alors qu'au contraire, la bague extérieure 2 présente, par rapport audit plan, une largeur plus faible vers le haut que vers le bas. De ce fait, la bague intérieure 1 dépasse axialement la bague extérieure 2 vers le haut, tandis que la bague extérieure 2 dépasse axialement la bague intérieure 1 vers le bas. La surface extérieure cylindrique 12a de la bague intérieure 1 qui délimite l'espace 1 la au-dessus des billes 7, en combinaison avec la surface intérieure cylindrique 13a de la bague extérieure 2, présente donc suivant l'axe du roulement, une dimension plus importante que la surface 13a. Inversement, la surface intérieure cylindrique 1 3b de la bague extérieure 2 qui délimite, en dessous des billes 7, l'espace annulaire 1 lb en combinaison avec la surface extérieure cylindrique 12b de la bague intérieure 1, présente suivant l'axe du roulement une dimension plus importante que la surface 12b. Compte tenu de ces différences de longueurs axiales des surfaces opposées 12a, 13a, d'une part, et 12b, 13b, d'autre part, la surface frontale 15a de la bague extérieure 2, au-dessus des billes 7, se trouve axialement en retrait par rapport à la surface frontale 14a correspondante de la bague intérieure 1, tandis que la surface frontale 14b de la bague intérieure 1, en dessous des billes 7, se trouve axialement en retrait par rapport à la surface frontale 15b correspondante de la bague extérieure 2. La bague intérieure 1 comporte, dans sa surface extérieure 12a, à un niveau situé entre sa surface frontale 14a et la surface frontale l5a de la bague extérieure 2, une gorge 16a dans laquelle est fixé un talon intérieur 17a d'un joint d'étanchéité annulaire 18a. Le joint 18a comprend une première lèvre 19a en appui contre une première surface de portée 20a de la bague extérieure 2, et une deuxième lèvre 21 a en contact avec la surface 15a de la bague extérieure 2. La surface de portée 20a est ménagée dans la surface intérieure 6a de la bague 2 sous la forme d'une surface en tronc de cône orientée de manière à converger vers le haut sur le dessin, c'est-à-dire de manière que son prolongement vers le haut se rapproche de la bague intérieure 1. En l'occurence, la surface de portée 20a en tronc de cône fait un angle de l'ordre de 45 avec l'axe du roulement, son prolongement vers le haut passant sensiblement par le débouché de la gorge 16a de la bague intérieure 1. La lèvre 19a se trouve à l'extrémité libre d'une partie 22a du joint 18a, s'étendant axialement depuis le talon de fixation 17a vers l'intérieur du roulement, son flanc intérieur 23a étant en appui contre la surface extérieure 12a de la bague 1. Son flanc extérieur 24a présente un profil incurvé vers l'extérieur, son angle d'inclinaison par rapport à l'axe du roulement allant en augmentant en direction de l'extrémité libre de la partie 22a, o l'angle d'inclinaison du flanc 24a, par rapport à l'axe du roulement, est supérieur à l'angle d'inclinaison de la surface de portée 20a. La lèvre 19a est constituée par l'extrémité libre, arrondie, du flanc extérieur 24a de la partie 22a. La deuxième lèvre 21a en contact avec la surface radiale 15a de la bague 2, s'étend radialement vers l'extérieur à partir du talon de fixation 17a en étant légèrement incurvée en direction de la surface 15a. Le joint 18a comporte par ailleurs une partie annulaire 25a s'étendant à l'opposé de la partie 22a, sous la forme d'un talon extérieur en appui contre la surface extérieure 12a de la bague intérieure 1. Il a noter que dans l'exemple de réalisation représenté, les deux lèvres 1l9a, 22a et 21 a sont conformées et dimensionnées de manière que leurs lignes d'appui contre la seconde bague 2 (contre les surfaces de portée 20a et 15a) soient situées sur une surface 26a en tronc de cône faisant un angle de l'ordre d'environ 45 avec l'axe du roulement. L'étanchéité du roulement sur le côté opposé, c'est-à-dire le côté inférieur sur les dessins, est assurée par un joint 18b qui est similaire au joint 18a, mais est inversé par rapport à ce dernier en ce sens qu'il est fixé par un talon 17b dans une gorge 16b de la surface intérieure 13b de la bague extérieure 2 et comprend une partie 22b axiale dont le flanc extérieur 23b est en appui contre la surface intérieure 13b de la bague extérieure 2 et dont le flanc intérieur 24b est incurvé de manière que son inclinaison par rapport à l'axe du roulement aille en augmentant en direction de son extrémité libre constituant une première lèvre 19b en appui contre une surface de portée 20b en tronc de cône ménagée dans la surface extérieure 12b de la bague intérieure 1. Le joint 18b comprend également une deuxième lèvre 21b en contact avec la surface frontale 14b de la bague intérieure 1, et un talon extérieur 25b. Grâce à cette conformation des joints 18a, 18b, en particulier des lèvres et parties 19a, 22a et 19b, 22b, et des surfaces de portée tronconiques 20a et 20b, les agencements d'étanchéité selon l'invention s'opposent de façon particulièrement efficace à tout échappement de graisse de l'intérieur vers l'extérieur du roulement, toute augmentation de pression à l'intérieur du roulement entraînant un accroissement de la force d'appui des lèvres 19a, 19b contre les surfaces de portée 20a, 20b, sans risque d'expulsion des lèvres 19a, 19b sous l'effet des surpressions susceptibles de s'établir, par exemple, lors du graissage du roulement par les trous graisseurs 27 représentés en tirets sur la figure 1, pour le cas o le roulement ne comporterait pas de clapets de refoulement de graisse ou que la personne chargée du graissage n'aurait pas ouvert lesdits clapets. Les deux joints 18a, 18b et en particulier leurs lèvres intérieures 19a, 19b, en contact avec les surfaces de portée tronconiques 20a, 20b, conservent leurs fonctions également dans le cas de mouvements relatifs des deux bagues 1 et 2, sous l'action des charges (axiales, radiales, moments de renversement) que le roulement peut subir en fonctionnement. Il y a lieu de noter que le mode de réalisation représenté et décrit n'a été donné qu'à titre d'exemple indicatif et non limitatif et que de nombreuses modifications et variantes sont possibles dans le cadre de l'invention. Ainsi, l'invention est applicable, non seulement à des roulements à simple rangée de billes à quatre points de contact, mais également à d'autres types de roulements, par exemple à simple rangée de rouleaux croisés ou à trois rangées de rouleaux combinant deux butées et un roulement radial, auquel cas l'une au moins des deux bagues pourrait être divisée. Les angles d'inclinaison des surfaces de portée 20a, 20b contre lesquels s'appuient les lèvres intérieures 19a, 19b, pourraient présenter des valeurs différentes de 45 , en particulier des valeurs comprises entre environ 30 et 60 . Chacune des lèvres intérieures 19a, 19b, au lieu d'être formée directement par l'extrémité libre d'un flanc 24a, 24b de la partie 22a, 22b massive, pourrait également être conformée de manière à faire saillie sur, ou à se trouver dans le prolongement de, la partie 19a, 19b axiale, en faisant avec cette dernière un angle de 90 au maximum. Toutefois, la partie 22a, 22b massive, d'épaisseur radiale croissante en direction de son extrémité libre formant directement la lèvre intérieure, présente l'avantage de résister de façon optimale à une expulsion sous l'effet d'une surpression à l'intérieur du roulement. REVENDICATIONS 1. Agencement d'étanchéité pour un roulement présentant au moins une rangée d'éléments roulants entre une première bague et une seconde bague concentriques séparées radialement l'une de l'autre par un espace annulaire, au moins sur un côté du roulement, cet agencement comprenant, sur ledit côté du roulement, un unique joint d'étanchéité élastique fixé à la première bague et présentant une première lèvre en appui contre une surface de portée située sur la seconde bague à l'intérieur dudit espace annulaire, caractérisé par le fait que ladite première surface de portée (20a, 20b) présente une forme générale en tronc de cône orienté de manière que son prolongement en direction du côté précité du roulement se rapproche de ladite première bague (1, 2), et que ladite première lèvre (19a, 19b) est conformée de manière que sa force d'appui contre ladite première surface de portée (20a, 20b) augmente en cas d'accroissement de la pression à l'intérieur du roulement. 2. Agencement suivant la revendication 1, le joint (18a, 18b) étant fixé à la première bague (1, 2) à l'extérieur dudit espace annulaire (lia, lb) et présentant, entre sa zone de fixation (17a, 17b) située à l'extérieur dudit espace et ladite première lèvre (19a, 19b) située à l'intérieur dudit espace, une partie (22a, 22b) sensiblement axiale en appui contre une surface (23a, 23b) sensiblement cylindrique de la première bague, caractérisé par le fait que ladite première lèvre (19a, 19b) se trouve dans le prolongement de ladite partie axiale (22a, 22b) en faisant avec cette dernière un angle de moins de 90 . 3. Agencement suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que ladite partie (22a, 22b) sensiblement axiale présente une épaisseur radiale qui va en augmentant depuis la zone de fixation 17a, 17b en direction de la rangée d'éléments roulants (7) et dont la zone d'extrémité d'épaisseur maximale constitue ladite première lèvre d'étanchéité (19a, 19b). 4. Agencement suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que ladite partie axiale (22a, 22b) du joint (18a, 18b) présente, sur le côté tourné vers la seconde bague (2), un flanc (24a, 24b) faisant avec l'axe du roulement, au droit de la première surface de portée (20a, 20b), un angle d'inclinaison supérieur à l'angle d'inclinaison de ladite première surface de portée (20a, 20b). 5. Agencement suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que ledit flanc (24a, 24b) présente un profil incurvé dont l'angle d'inclinaison par rapport à l'axe du roulement va en augmentant depuis la zone de fixation (17a) du joint en direction de l'extrémité libre de ladite partie (22a, 22b). 6. Agencement suivant la revendication 4 ou 5, caractérisé par le fait que ladite partie axiale (22a, 22b) est massive depuis la zone de fixation (17a, 17b) jusqu'à son extrémité libre. 7. Agencement suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite première surface de portée (20a, 20b) fait avec l'axe du roulement un angle compris entre environ 30 et 60 , de préférence un angle de l'ordre d'environ 45 . 8. Agencement suivant l'une quelconque des revendications précédentes, lejoint présentant, en outre, une seconde lèvre (21a, 21lb) en appui, à l'extérieur du roulement, contre une seconde surface de portée (15a, 14b) sensiblement radiale de la seconde bague (2, 1), caractérisé par le fait que les deux lèvres (19a, 21 a) sont dimensionnées et conformées de manière que leurs lignes d'appui contre la seconde bague (2, 1) soient situées sur une surface en tronc de cône (26a) faisant avec l'axe du roulement un angle d'environ 30 à 60 , de préférence un angle de l'ordre d'environ 45 . 9. Agencement suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le joint (18a, 18b) comprend, en outre, à l'opposé de ladite première lèvre (19a, 19b), un talon extérieur (25a, 25b) en appui contre la première bague (1, 2).