FR2479374A1 - Seal for ball or roller bearing - has intermediate lip with divided contact region arranged between inner and outer lips - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne un dispositif d'étanchéité (assurant l'étanchéité sur un coté ou sur les deux côtés) de roulement, par exemple un roulement a billes ou un roulement à rouleaux, empêchant efficacement l'introduction de la graisse à l'intérieur du roulement, ainsi que des matières étrangeres provenant de l'extérieur. Le dispositif d'étanchéité selon l'invention est conçu de maniere que le couple résistant produit par une plaque d'étanchéité soit faible et que la diminution d'efficacité de l'étanchéité sous l'effet de mouvements axiaux de la bague extérieure ou de la bague intérieure du roulement soit très faible. The invention relates to a sealing device (sealing on one side or on both sides) of a bearing, for example a ball bearing or a roller bearing, effectively preventing the introduction of grease inside. of the bearing, as well as foreign materials from outside. The sealing device according to the invention is designed so that the resistive torque produced by a sealing plate is low and that the reduction in the effectiveness of the sealing under the effect of axial movements of the outer ring or of the inner ring of the bearing is very weak.
Divers dispositifs d'étanchéité pour paliers anti- friction ont été essayés dans l'art antérieur et certains de ces paliers ont été utilises en pratique, bien qu'ils ne soient pas toujours suffisants en ce qui concerne les caractéristiques d'étanchéité et de couple. En particulier, la diminution d'efficacité de l'étancheite sous l'effet des mouvements axiaux de la bague intérieure ou de la bague extérieure du roulement pendant sa rotation n'a pas fait l'cbjet d'une grande considération. Divers essais ont mon tré que l'influence dsun tel mouvement axial sur l'effica- cité de l'étanchéité est très grande. Various sealing devices for anti-friction bearings have been tried in the prior art and some of these bearings have been used in practice, although they are not always sufficient with regard to the sealing and torque characteristics. . In particular, the reduction in the efficiency of the seal under the effect of the axial movements of the inner ring or the outer ring of the bearing during its rotation has not been the subject of much consideration. Various tests have shown that the influence of such an axial movement on the effectiveness of the seal is very great.
L'invention concerne donc un dispositif d'étanchéité de roulement dont ltefficacite de l'étanchéité neest pas réduite même sous l'effet de mouvements axiaux de la bague intérieure ou extérieure. The invention therefore relates to a bearing sealing device whose ltefficacite sealing is not reduced even under the effect of axial movements of the inner or outer ring.
L r invention sera decrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels
- la figure I est une coupe axiale partielle d'un palier comportant le dispositif d' étanchéité selon lBinven- tion, monté sur chacun des cotés du palier
- la figure 2 est une coupe transversale partielle, à échelle agrandie, montrant les éléments essentiels du dispositif d'étanchéité représenté sur la figure 1 ,
- la figure 3 est une coupe transversale à échelle agrandie du bord d'une plaque d'étanchéité comportant des lèvres d'étanchéité
- la figure 4 est une coupe transversale partielle, analogue à celle de la figure 2, mais montrant les positions relatives d'une lèvre et d'une gorge d'étanchéité lorsque la bague intérieure scest notablement déplacée dans le sens in dilué par la flèche A
- la figure 5 est une coupe partielle, analogue à celle de la figure 2, d'une deuxième forme de réalisation de l'invention
- la figure 6 est une coupe partielle, analogue à celle de la figure 2, d'une troisième forme de réalisation de l'invention ; et
- la figure 7 est une coupe partielle, analogue à celle de la figure 2, d'une quatrième forme de réalisation de l'invention.The invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings by way of non-limiting examples and in which
- Figure I is a partial axial section of a bearing comprising the sealing device according to invention, mounted on each side of the bearing
FIG. 2 is a partial cross-section, on an enlarged scale, showing the essential elements of the sealing device shown in FIG. 1,
- Figure 3 is a cross section on an enlarged scale of the edge of a sealing plate having sealing lips
- Figure 4 is a partial cross section, similar to that of Figure 2, but showing the relative positions of a lip and a sealing groove when the inner ring is significantly displaced in the direction diluted by the arrow AT
- Figure 5 is a partial section, similar to that of Figure 2, of a second embodiment of the invention
- Figure 6 is a partial section, similar to that of Figure 2, of a third embodiment of the invention; and
- Figure 7 is a partial section, similar to that of Figure 2, of a fourth embodiment of the invention.
Les figures 1 à 7 représentent un roulement à billes comportant une bague extérieure 1 qui présente des gorges périphériques 11 et lia ménagées dans sa surface périphérique intérieure, sur les deux côtés, afin de permettre la fixation de plaques 4 et 4a d'étanchéité. Le roulement comporte également une bague intérieure 2 dont la surface périphérique extérieure présente, sur ses deux côtés, des gorges 21 et 21a d'étanchéité. Des billes 3 (une seule étant représentée) sont disposées entre les bagues extérieure et inté rieureet retenues par une cage 5. Figures 1 to 7 show a ball bearing having an outer ring 1 which has peripheral grooves 11 and 11a formed in its inner peripheral surface, on both sides, to allow the fixing of sealing plates 4 and 4a. The bearing also has an inner ring 2 whose outer peripheral surface has, on its two sides, grooves 21 and 21a for sealing. Balls 3 (only one being shown) are arranged between the outer and inner rings and retained by a cage 5.
Les éléments 4 et 4a d'étanchéité ont la même structure, sauf qu'ils sont symétriques et, par conséquent, seule la structure de l'élément 4 d'étanchéité sera décrite en détail ci-après. The sealing elements 4 and 4a have the same structure, except that they are symmetrical and, therefore, only the structure of the sealing element 4 will be described in detail below.
La plaque d'étanchéité est réalisée principalement en matière élastique, par exemple en caoutchouc, en résine synthétique ou autre matière armée d'une âme métallique 41. The sealing plate is made mainly of elastic material, for example rubber, synthetic resin or other material reinforced with a metallic core 41.
Cette plaque présente un bord périphérique extérieur 42 de fixation qui est emboîté et fixé à force dans la gorge péri phérique 11 de la bague extérieure, et son bord périphérique intérieur comporte une lèvre intérieure 43, orientée axialement, une lèvre extérieure 44 orientée radialement et une lèvre intermédiaire 45 située entre les deux lèvres 43 et 44.This plate has an outer peripheral edge 42 for fixing which is fitted and forcibly fixed in the peripheral groove 11 of the outer ring, and its inner peripheral edge has an inner lip 43, axially oriented, an outer lip 44 oriented radially and a intermediate lip 45 situated between the two lips 43 and 44.
La lèvre 45 est divisée, à son bord libre, suivant deux directions de manière à former une nervure intérieure (partie intérieure de contact) 451 et une nervure extérieure (partie extérieure de contact) 452, ces deux parties de-contact étant formées en fonction de la gorge d'étanchéité.The lip 45 is divided, at its free edge, in two directions so as to form an internal rib (internal contact part) 451 and an external rib (external contact part) 452, these two contact parts being formed in function of the sealing groove.
Tout d'abord, dans la première forme de réalisation montrée sur les figures 1 et 4, la gorge 21 d'étanchéité de la bague intérieure 2 (figure 2) est réalisée de manière à comporter une paroi latérale 24 située axialement vers l'intérieur et se prolongeant par un épaulement 23, également situé axialement vers l'intérieur et présentant une surface 22 qui est inclinée vers l'extérieur. La gorge présente également un fond 25, une paroi latérale 26 située axialement vers l'extérieur et un épaulement 27 qui est aussi disposé axialement vers l'extérieur et dont le diamètre est inférieur à celui de l'épaulement intérieur 23. First of all, in the first embodiment shown in FIGS. 1 and 4, the sealing groove 21 of the inner ring 2 (FIG. 2) is produced so as to have a side wall 24 located axially inwards and extending by a shoulder 23, also located axially inwards and having a surface 22 which is inclined outwards. The groove also has a bottom 25, a side wall 26 located axially towards the outside and a shoulder 27 which is also arranged axially towards the outside and whose diameter is less than that of the inner shoulder 23.
Comme représenté sur la figure 3, la lèvre intermédiaire 45 de la plaque 4 d'étanchéité, qui est située entre la lèvre intérieure 43 et la lèvre extérieure 44, est lé gèrement inclinée vers la lèvre intérieure 43 et sa base peut être plus aisément déformée que celle des autres lèvres. As shown in Figure 3, the intermediate lip 45 of the sealing plate 4, which is located between the inner lip 43 and the outer lip 44, is slightly inclined towards the inner lip 43 and its base can be more easily deformed than that of the other lips.
Le bord libre de la lèvre intermédiaire 45 est formé de manière à constituer une nervure intérieure 451, orientée axialement vers l'intérieur, et une nervuré extérieure 452 inclinée vers l'extérieur.The free edge of the intermediate lip 45 is formed so as to constitute an inner rib 451, oriented axially inwards, and an outer rib 452 inclined outwards.
Comme représenté sur la figure 2, la plaque 4 d t é- étanchéité ainsi formée et fixée à- la gorge périphérique 11 de la bague extérieure est telle que le bord périphérique intérieur de la lèvre intérieure 43 est opposé à la surface inclinée 22 de ltépau-lement intérieur -23 et qu'un faible jeu tl est maintenu entre le bord périphérique inté- rieur et la surface inclinée 22, de manière à former une partie intérieure d'étanchéité. La surface périphérïqùé intérieure de la lèvre extérieure 44 est opposée à la surface périphérique extérieure de l'épaulement extérieur 27 et un petit jeu t2 est maintenu entre la surface périphéri que intérieure et la surface périphérique extérieuret afin de former une partie extérieure d'étanchéité.Enfin, la lèvre intermédiaire 45 est déformée élastiquement vers l'extérieur et, sous la force de réaction résultant de cette déformation, la nervure intérieure 451 est amenée élastiquement en contact avec la paroi latérale intérieure 24 de la gorge d'étanchéité, et la nervure extérieure 452 délimite un léger jeu avec la paroi latérale extérieure 26 afin de former une partie intermédiaire d'étanchéité et de fermer I'espa-e compris entre chacune des lèvres et la gorge 21 d'étanchéité. As shown in FIG. 2, the sealing plate 4 dt thus formed and fixed to the peripheral groove 11 of the outer ring is such that the inner peripheral edge of the inner lip 43 is opposite to the inclined surface 22 of the shell. lement interior -23 and that a small clearance tl is maintained between the inner peripheral edge and the inclined surface 22, so as to form an inner sealing part. The inner peripheral surface of the outer lip 44 is opposite the outer peripheral surface of the outer shoulder 27 and a small clearance t2 is maintained between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface and in order to form an outer sealing part. Finally, the intermediate lip 45 is elastically deformed towards the outside and, under the reaction force resulting from this deformation, the internal rib 451 is brought elastically into contact with the internal lateral wall 24 of the sealing groove, and the rib outer 452 defines a slight clearance with the outer lateral wall 26 in order to form an intermediate sealing part and to close the space between each of the lips and the sealing groove 21.
En particulier, le jeu entre la nervure extérieure 452 de la lèvre intermédiaire et la paroi latérale extérieure 26, comme montré sur la figure 4, par exemple, est tel que, lorsque la bague intérieure 2 est notablement déplacée dans le sens indiqué par la flèche A et que la nervure intérieure 451 s'éloigne de la paroi latérale intérieure 24, il soit supprimé par -I'entrée en contact de la nervure extérieure 452 avec la paroi latérale extérieure 26. In particular, the clearance between the outer rib 452 of the intermediate lip and the outer side wall 26, as shown in FIG. 4, for example, is such that, when the inner ring 2 is notably displaced in the direction indicated by the arrow A and the inner rib 451 moves away from the inner side wall 24, it is eliminated by contacting the outer rib 452 with the outer side wall 26.
La figure 5 représente une deuxième forme de réalisation dans laquelle la paroi latérale intérieure 24 de la gorge d'étanchéité est inclinée et dans laquelle également un épaulement intérieur de cette gorge ne présente pas la surface inclinée particulière 22 de la première forme de réalisation. FIG. 5 shows a second embodiment in which the inner side wall 24 of the sealing groove is inclined and in which also an inner shoulder of this groove does not have the particular inclined surface 22 of the first embodiment.
La figure 6 représente une troisième forme de réalisation dans laquelle les deux nervures 451 et 452 (nervure intérieure et nervure extérieure) de la lèvre intermédiaire 45 sont en contact avec les parois latérales 24 et 26, respectivement, de la gorge d'étanchéité, l'épaulement intérieur 23, qui coopère avec la lèvre intérieure 43,-présentant une surface arrondie. FIG. 6 shows a third embodiment in which the two ribs 451 and 452 (inner rib and outer rib) of the intermediate lip 45 are in contact with the side walls 24 and 26, respectively, of the sealing groove, l 'inner shoulder 23, which cooperates with the inner lip 43, -having a rounded surface.
La figure 7 représente une quatrieme forme de-réali- sation dans laquelle une nervure 451 de la lèvre intermédiaire divisée 45 porte contre la paroi latérale intérieure de la gorge d'étanchéité alors que l'autre nervure 452 porte contre le fond -25 de la gorge d'étanchéité. De plus, la lèvre extérieure 44 est en contact léger avec la surface périphérique extérieure de l'épaulement extérieur 27. FIG. 7 represents a fourth form of embodiment in which a rib 451 of the divided intermediate lip 45 bears against the inner side wall of the sealing groove while the other rib 452 bears against the bottom -25 of the sealing groove. In addition, the outer lip 44 is in light contact with the outer peripheral surface of the outer shoulder 27.
Dans le dispositif d'étanchéité de roulement selon l'invention et décrit ci-dessus, le bord d'étanchéité, situé sur le côté non fixe de la plaque 4 d'étanchéité et coopérant avec la gorge 21 d'étanchéité présentée par la bague intérieure, est formé de trois lèvres, à savoir la lèvre intérieure 43, la lèvre extérieure 44 et la lèvre intermédiaire 45 et, en particulier, cette lèvre intermédiaire est réalisée en forme de fourche (ce mode de réalisation n'étant pas limité à une fourche bien marquée) de manière à comporter deux parties destinées à entrer en contact avec la gorge d'étanchéité, au moins une nervure (par exemple la nervure 451) de la levre divisée étant assemblée en contact avec la paroi latérale (par exemple la paroi 24).Pendant l'utilisa tion du roulement, lorsque la bague intérieure ou la bague extérieure est déplacée axialement sur une grande distance afin de séparer la nervure de la paroi, l'autre nervure (par exemple la nervure 452) vient en contact avec la paroi latérale (par exemple la paroi 26) de la gorge d'étanchéité, ou bien ladite autre nervure (par exemple la nervure 452) porte normalement contre la paroi latérale 26 ou contre le fond 25. En d'autres termes, dans toutes les conditions d'utilisation du roulement, au moins l'une des nervures de la livre en forme de fourche porte contre une certaine partie de la gorge 21 d'étanchéité, ce qui assure un effet d'étanchéité stable et efficace. In the rolling sealing device according to the invention and described above, the sealing edge, located on the non-fixed side of the sealing plate 4 and cooperating with the sealing groove 21 presented by the ring inner, is formed by three lips, namely the inner lip 43, the outer lip 44 and the intermediate lip 45 and, in particular, this intermediate lip is made in the form of a fork (this embodiment not being limited to a well marked fork) so as to comprise two parts intended to come into contact with the sealing groove, at least one rib (for example the rib 451) of the divided lip being assembled in contact with the side wall (for example the wall During the use of the bearing, when the inner ring or the outer ring is moved axially over a large distance in order to separate the rib from the wall, the other rib (for example rib 452) comes into contact with the side wall the (for example the wall 26) of the sealing groove, or else said other rib (for example the rib 452) normally bears against the side wall 26 or against the bottom 25. In other words, in all conditions of use of the bearing, at least one of the ribs of the fork-shaped book bears against a certain part of the sealing groove 21, which ensures a stable and effective sealing effect.
En particulier, dans les première et troisième formes de réalisation ou la lèvre intérieure 43 et la lèvre extérieure 44 sont maintenues hors contact et où, en outre, l'épaulement intérieur 23 de la gorge d'étanchéité, coopérant avec la lèvre intérieure 43, pressente une surface inclinee ou une surface courbe, le couple de frottement est évidemment plus faible et les variations des dimensions axiales et radiales de l'épaulement 23 et de la lèvre intérieure 43 n'affectent pas directement le faible jeu tl mais prennent toujours une valeur inférieure à ce jeu et, par conséquent, les effets des défauts d'usinage et des variations de dimensions de montage sont faibles, de sorte que l'influ- ence sur le mouvement et l'influence sur l'efficacité de l'étanchéité sont faibles. Le dispositif d'étanchéité selon l'invention est particulièrement efficace pourun roulement du type baignant dans un lubrifiant (par exemple de la graisse) et utilisé dans une boîte de vitesses pour assumer la fonction d'un palier supportant un arbre, comme décrit dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 882 858, déposée le 2 mars 1978. In particular, in the first and third embodiments where the inner lip 43 and the outer lip 44 are kept out of contact and where, in addition, the inner shoulder 23 of the sealing groove, cooperating with the inner lip 43, has an inclined or curved surface, the friction torque is obviously lower and the variations in the axial and radial dimensions of the shoulder 23 and the inner lip 43 do not directly affect the small clearance tl but always take a value less than this play and, consequently, the effects of machining faults and variations in mounting dimensions are small, so that the influence on the movement and the influence on the sealing efficiency are weak. The sealing device according to the invention is particularly effective for a bearing of the type immersed in a lubricant (for example grease) and used in a gearbox to assume the function of a bearing supporting a shaft, as described in the U.S. Patent Application No. 882,858, filed March 2, 1978.
Bien que dans les formes de réalisation décrites dans le présent mémoire la plaque d'étanchéité soit emboîtée à force et fixée dans la gorge périphérique de la bague extérieure,- le mode de fixation de l'élément d'étanchéité à la bague extérieure est choisi arbitrairement en fonction de la conception de la plaque d'étanchéité proprement dite, et, en particulier, aucune limitation n'affecte l'élément d'étanchéité, sauf la partie située sur le côté périphérique intérieur et comportant des lèvres. Although in the embodiments described in this specification, the sealing plate is force-fitted and fixed in the peripheral groove of the outer ring, - the method of fixing the sealing element to the outer ring is chosen arbitrarily depending on the design of the sealing plate itself, and, in particular, no limitation affects the sealing element, except the part located on the inner peripheral side and comprising lips.
I1 va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. It goes without saying that numerous modifications can be made to the device described and shown without departing from the scope of the invention.
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