FR2466685A1

FR2466685A1 - Seal for sliding rod - has lip-seal fitting in tube end and protected by outer casing

Info

Publication number: FR2466685A1
Application number: FR7924487A
Authority: FR
Inventors: Georges Decouzon
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 1979-10-02
Filing date: 1979-10-02
Publication date: 1981-04-10

Abstract

The rod seal for a sliding rod (30) has a rigid tubular frame (10). The frame has a shoulder which is wedged in between the housing (2) and the outer cylinder (20). The end of the frame is fitted with a flexible lip seal (11) held by a garter spring. The seal fits over the sleeve (31) of the rod. The rod is located in the cylinder by the piston (9) and the outside of the lipseal is protected by the casing (18) which slides into position over the lip seal.

Description

GARNITURE D'ETANCIIEITE POUR ARBRES COULISSANTS
L'invention due à la collaboration de Monsieur Georges DECOUZON concerne une garniture d'étanchéité pour arbres coulissants qui possède une armature tubulaire à laquelle est lié le corps d'un joint d'étanchéité à lèvre, un ressort logé dans une rainure qui entoure la lèvre pour assurer son appui sur l'arbre et un organe de protection de la lèvre.SEALING FOR SLIDING SHAFTS
The invention due to the collaboration of Mr. Georges DECOUZON relates to a seal for sliding shafts which has a tubular frame to which is linked the body of a lip seal, a spring housed in a groove which surrounds the lip to ensure its support on the shaft and a lip protection member.

On connait par le brevet français 2 261 464 une garniture d'étanchéité du type précité dont l'organe de protection préserve la lèvre des déformations consécutives aux surpressions. L'organe de protection est constitue par un anneau dont la plasticité ast suffisante pour qu'il puisse être introduit facilement dans une cavité toroidale du corps de joint. Un tel organe ne peut assurer la protection de la lèvre contre les chocs extérieurs de l'arbre ou des impuretés contenues dans l'huile.French patent 2,261,464 discloses a seal of the aforementioned type, the protective member of which protects the lip from deformations resulting from overpressures. The protection member is constituted by a ring whose plasticity is sufficient so that it can be easily introduced into a toroidal cavity of the seal body. Such an organ cannot ensure the protection of the lip against external shocks from the shaft or from impurities contained in the oil.

On connaît par le brevet français 2 218 010 un organe de protection pour joint d'étanchéité constitué par une bague de protection montée sur l'arbre qui possède une partie annulaire en saillie, engagée dans le support du joint d'étanchéité. Une telle bague ne peut etre utilisée sur les garnitures d'étanchéité à lèvre radiale en contact avec l'arbre.French patent 2,218,010 discloses a protective member for a seal consisting of a protective ring mounted on the shaft which has a projecting annular part, engaged in the support of the seal. Such a ring cannot be used on the radial lip seals in contact with the shaft.

L'invention vise une garniture d'étanchéité pour arbres coulissants tels que, par exemple, des crémaillères de direction pour véhicules automobiles dans laquelle les contraintes dynamiques qui s'exercent dans la zone d'étanchéité sont transmises à l'organe de protection contigu à la lèvre d'étanchéité.The invention relates to a seal for sliding shafts such as, for example, steering racks for motor vehicles in which the dynamic stresses which are exerted in the sealing zone are transmitted to the protective member contiguous to the sealing lip.

L'invention part de l'état de la technique indiqué également par le brevet 78.02661 d'après lequel le joint d'étanchéité est monté à flexibilité avec une bague de contact sur une crémaillère de direction.The invention starts from the state of the art also indicated by patent 78.02661 according to which the seal is flexibly mounted with a contact ring on a steering rack.

Le problème technique posé par cette configuration du joint d'étanchéité réside dans le fait que la lèvre d'étanchéité peut entrer accidentellement en contact avec les dents de la crémaillère notamment lors du montage du joint.The technical problem posed by this configuration of the seal lies in the fact that the seal lip may accidentally come into contact with the teeth of the rack, especially during assembly of the seal.

La solution selon l'invention consiste donc en ce quelle prévoit que l'organe de protection de la lèvre encapsule le joint d'étanchéité et possède une gorge intérieure pour le logement du ressort qui entoure la lèvre, et pour la retenue axiale de l'organe.The solution according to the invention therefore consists in that which provides for the lip protection member to encapsulate the seal and has an internal groove for housing the spring which surrounds the lip, and for the axial retention of the organ.

Selon une variante de réalisation l'organe de protection porte une lèvre de raclage additionnelle.According to an alternative embodiment, the protective member carries an additional scraping lip.

L'invention est décrite ci-après en détail en se référant à un exemple préféré, non limitatifs de réalisation représenté sur les dessins annexée dans lesquels - La figure 1 est une coupe axiale de la garniture d'étanchéité en cours de montage.The invention is described below in detail with reference to a preferred non-limiting example of embodiment shown in the accompanying drawings in which - Figure 1 is an axial section of the seal during assembly.

- La figure 2 est une vue à une plus grande échelle de la garniture d'étanchéité.- Figure 2 is a view on a larger scale of the seal.

- Les figures 3, 4 décrivent deux variantes de réalisation de l'organe de protection.- Figures 3, 4 describe two alternative embodiments of the protection member.

La garniture d'étanchéité 1 de l'arbre coulissant 30 comporte une armature tubulaire rigide 10 et un joint d'étanchéité 11 en élastomère qui adhère à l'armature 10. L'armature 10 et le joint 11 sont susceptibles dé se voir conférer plusieurs formes. L'armature 10 représentée au dessin est pourvue d'une partie tubulaire 12 destinée à coiffer l'extremité cylindrique 13 d'un élément de carter 2.The seal 1 of the sliding shaft 30 comprises a rigid tubular frame 10 and a seal 11 of elastomer which adheres to the frame 10. The frame 10 and the seal 11 are likely to be given several shapes. The frame 10 shown in the drawing is provided with a tubular part 12 intended to cover the cylindrical end 13 of a casing element 2.

Le corps du joint d'étanchéité 11 comporte une surface d'étanchéité axiale statique 14 en appui sur la face de l'extrémité cylindrique 13, et une lèvre d'étanchéité dynamique 15. Cette dernière comporte, à sa périphérie externe, une rainure 16 logeant un bracelet à ressort 17 ou un élément analogue de configuration toroldale qui créé des forces radiales orientées vers l'intérieur qui convergent vers l'arbre 30 et qui s'exercent pratiquement dans le plan de la surface d'étanchéité de la lèvre 15 en contact avec l'arbre.The body of the seal 11 comprises a static axial sealing surface 14 bearing on the face of the cylindrical end 13, and a dynamic sealing lip 15. The latter comprises, at its external periphery, a groove 16 housing a spring bracelet 17 or similar element of toroidal configuration which creates inwardly directed radial forces which converge on the shaft 30 and which are exerted practically in the plane of the sealing surface of the lip 15 in contact with the tree.

Lorsqu'unie surpression permanente ou temporaire s'exerce contre la garniture d'étanchéité' le corps du joint 11 s'écrase radialement. Cet écrasement est provoqué par des forces de pression qui s1 exercent à la périphérie de la lèvre 15. Des impulsions répétées de très hautes pressions provoquent une usure rapide par érosion de la lèvre d'étanchéité dynamique. En effet, sous l'effet de ces pressions, le ressort 17 se déplace sur sa portée, ce qui provoque un échauffement et une fatigue de la partie flexible de la lèvre. Conformément à l'invention, pour réduire la pression au contact de la lèvre, celle-ci est encapsulée dans un organe de protection 18.L'organe de protection est de diamètre intérieur légèrement supérieur au diamètre de l'arbre dans le but de réaliser une perte de charge entre la chambre de pression P et la lèvre 15. Cette mesure constructive réduit l'effort de compression sur la lèvre consécutif à la pression. Par voie de conséquence la lèvre 15 sera moins écrasée sur l'arbre et le coulissement de ce dernier sera facilité. Par la même occasion la pression de travail dans la chambre P pourra être sensiblement plus élevée à ce qu'elle était dans l'état de la technique antérieure et les organes de poussée tels que le piston 19 et son cylindre 20 auront des diamètres plus faibles. L'organe de protection 18 possède une hauteur radiale supérieure à celle de la lèvre 15. I1 peut donc être retenu axialement par le bracelet à ressort 17.A cet effet, l'organe 18 possède une gorge intérieure 21 pour loger ledit ressort. L'organe de protection 18 peut également porter une arête d'étanchéité telle qu'une lèvre racleuse 22 (figure 3) ou 23 (figure 4) solidaire ou rapportée sur la face extérieure de organe 18. When a permanent or temporary overpressure is exerted against the seal, the body of the seal 11 is radially crushed. This crushing is caused by pressure forces which are exerted on the periphery of the lip 15. Repeated pulses of very high pressures cause rapid wear by erosion of the dynamic sealing lip. Indeed, under the effect of these pressures, the spring 17 moves over its range, which causes heating and fatigue of the flexible part of the lip. According to the invention, to reduce the pressure in contact with the lip, the latter is encapsulated in a protective member 18. The protective member has an internal diameter slightly greater than the diameter of the shaft in order to achieve a pressure drop between the pressure chamber P and the lip 15. This constructive measure reduces the compression force on the lip following the pressure. Consequently the lip 15 will be less crushed on the shaft and the sliding of the latter will be facilitated. At the same time the working pressure in the chamber P may be significantly higher than it was in the state of the prior art and the thrust members such as the piston 19 and its cylinder 20 will have smaller diameters . The protective member 18 has a radial height greater than that of the lip 15. I1 can therefore be retained axially by the spring bracelet 17. For this purpose, the member 18 has an internal groove 21 to accommodate said spring. The protective member 18 can also carry a sealing edge such as a scraper lip 22 (FIG. 3) or 23 (FIG. 4) integral with or attached to the external face of the member 18.

On notera que l'organe 18 améliore aussi la tenue de la garniture au froid au cours duquel la lèvre 15 pourrait se durcir. Cette dernière ne suivrait donc plus les déplacements radiaux de l'arbre sous l'action des efforts de flexion. Pour éviter toutefuite au contact de la lèvre 15 organe 18 exerce une pression radiale permanente sur celle-ci et maintient le contact étanche de la lèvre sur la crémaillère.It will be noted that the member 18 also improves the resistance of the lining to the cold during which the lip 15 could harden. The latter would therefore no longer follow the radial displacements of the shaft under the action of the bending forces. To avoid any leakage in contact with the lip, member 18 exerts a permanent radial pressure thereon and maintains the sealed contact of the lip on the rack.

Le processus de montage de la garniture d'étanchéité est illustré en référence à la figure 1.The assembly process for the seal is illustrated with reference to Figure 1.

Dans le but d'éviter la destruction prématuréede la levre 15 lors de la mise en place de l'arbre 30, ce dernier est placé préalablement dans un fourreau de protection 31. Le joint d'étanchéité 11 et son armature 10 sont mis en place sur l'extrémité cylindrique 13 du carter 2.In order to avoid premature destruction of the lip 15 when the shaft 30 is put in place, the latter is placed beforehand in a protective sheath 31. The seal 11 and its frame 10 are put in place on the cylindrical end 13 of the casing 2.

L'organe de protection 18 est placé en attente sur la partie lisse de l'arbre 30. On déplace l'arbre dans le sens de la fleche F ét le piston 19 vient en butée sur l'organe 18. L'ensemble des éléments 30, 19,18 peut alors être déplacé simultanément jusqu'à ce que le joint d'étanchéité vienne en contact avec la partie lisse de l'arbre 30. Le fourreau 31 peut être alors retiré et 1'organe 18 vient s'ancrer sur le bracelet à ressort 17. The protective member 18 is placed on standby on the smooth part of the shaft 30. The shaft is moved in the direction of the arrow F and the piston 19 abuts on the member 18. All of the elements 30, 19,18 can then be moved simultaneously until the seal comes into contact with the smooth part of the shaft 30. The sleeve 31 can then be removed and the member 18 comes to anchor on the spring bracelet 17.

Claims

1 - Seal for sliding shafts which has a tubular frame to which the body of a lip seal is linked, a spring housed in a groove of the lip to ensure its support on the shaft and a member lip protection, characterized in that the protection member (18) encapsulates the seal (11) and has an inner groove (21) for housing said spring (17).

2 - Seal according to claim 1, characterized in that the internal diameter of the protective member is slightly greater than the diameter of the shaft.

3 - Seal according to claim 2, characterized in that the radial height of the protective member is greater than the thickness of the dynamic lip (15) of the seal.

4 - Seal according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the protective member comprises a sealing edge formed on the outer face of the protective member and which is in contact with the tree.

5 - A seal according to claim 4, characterized in that the sealing edge is attached to the outer face of the protective member.