FR3115574A1 - Organe d’étanchéité notamment pour boîte d’essieu, et boîte d’essieu comprenant un tel organe d’étanchéité - Google Patents

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Abstract

Organe d’étanchéité (20), notamment pour une boîte d’essieu (1), comprenant deux portions annulaires d’étanchéité (22, 24) comprenant chacune un corps annulaire (22a, 24a), l’une des portions annulaires d’étanchéité (22a) comprenant au moins une dent axiale (22b) s’étendant axialement par rapport au corps annulaire (22a) correspondant, et l’autre des portions annulaires d’étanchéité (22b) comprenant au moins deux dents axiales (24b) s’étendant axialement par rapport au corps annulaire (24a) correspondant. Les dents axiales (22b, 24b) des portions annulaires (22, 24) s’étendent selon des directions opposées et coopèrent ensemble de manière à ce que les portions annulaires d’étanchéité (22, 24) s’emboitent l’une dans l’autre sans contact et à former un joint labyrinthe. Figure 2

Description

Organe d’étanchéité notamment pour boîte d’essieu, et boîte d’essieu comprenant un tel organe d’étanchéité
Domaine technique de l’invention
La présente invention concerne le domaine de l’étanchéité d’un palier à roulement, notamment utilisé dans des boîtes d’essieu.
Etat de la technique antérieur
Généralement, une boîte d’essieu comprend un palier à roulement comportant une bague interne apte à être montée sur un arbre à précharge axiale, une bague externe apte à être montée dans un carter, une bague d’appui assurant un support axial de la bague interne sur l’arbre et une étanchéité disposée entre la bague d’appui et le carter.
Les boîtes d’essieu sont avantageusement utilisées dans le domaine ferroviaire et doivent ainsi être conçues pour être capables de fonctionner dans des conditions extrêmes d’utilisation, telles qu’en présence de poussière ou de particules polluantes externes, d’une atmosphère humide ou pluvieuse, ainsi que lors de changements de température.
Afin de garantir l’étanchéité des boîtes d’essieu, il est connu d’utiliser des joints d’étanchéité en matériau élastomère.
On connait les joints d’étanchéité à lèvre montés entre la bague d’appui et la bague interne, en contact de friction avec la bague interne.
Toutefois, la durée de vie de tels joints d’étanchéité est limitée et souvent liée à la durée de vie du palier à roulement.
Par ailleurs, le contact de friction entraine une usure excessive du joint d’étanchéité dont la poussière peut alors pénétrer dans le palier à roulement.
Il est également connu d’usiner directement sur la bague d’appui et sur le carter des rainures laissant subsister des portions en saillies axiales s’engageant les unes avec les autres afin de former un joint labyrinthe.
L’efficacité d’une telle étanchéité est directement liée à la taille du jeu à l’intérieur du joint labyrinthe.
Cependant, les tolérances de fabrication et les déplacements admissibles doivent être pris en compte afin de garantir des jeux suffisants pour éviter tout contact.
De plus, un tel joint labyrinthe agit comme une pompe pour le lubrifiant situé à l’intérieur du palier à roulement, ledit lubrifiant étant alors déplacé vers l’extérieur du palier à roulement.
La présente invention a pour but de palier à ces inconvénients et d’améliorer l’étanchéité des parliers à roulements, notamment ceux utilisés dans une boîte d’essieu.
La présente invention a pour objet un organe d’étanchéité, notamment pour une boîte d’essieu, comprenant deux portions annulaires d’étanchéité comprenant chacune un corps annulaire.
L’une des portions annulaires d’étanchéité comprend au moins une dent axiale s’étendant axialement par rapport au corps annulaire correspondant, et l’autre des portions annulaires d’étanchéité comprend au moins deux dents axiales s’étendant axialement par rapport au corps annulaire correspondant. Les dents axiales des portions annulaires s’étendent selon des directions opposées et coopèrent ensemble de manière à ce que les portions annulaires d’étanchéité s’emboitent l’une dans l’autre sans contact et forment un joint labyrinthe.
Des jeux radiaux subsistent entre deux dents adjacentes. En d’autres termes, une dent d’une des portions annulaires d’étanchéité est intercalée entre deux dents adjacentes de l’autre des portions annulaires d’étanchéité, sans contact radial avec lesdites dents adjacentes.
Une des portions annulaires d’étanchéité est destinée à être montée sur un élément tournant et l’autre des portions annulaires d’étanchéité est destinée à être montée sur un élément non tournant.
La forme particulière de l’organe d’étanchéité permet d’éviter tout contact de friction entre les éléments d’étanchéité, ainsi que l’intrusion d’eau et de particules polluantes.
Un tel organe d’étanchéité ne nécessite pas l’utilisation de lubrifiant et permet d’éviter tout phénomène de pompage du lubrifiant présent à l’intérieur du palier à roulement.
De plus, un tel organe d’étanchéité est peu coûteux, simple à concevoir, à monter et désassembler d’une boîte d’essieu.
Les dents axiales d’une des portions annulaires s’étendent selon une première direction et les dents axiales de l’autre des portions annulaires s’étendent selon une deuxième direction, opposée à la première direction.
Avantageusement, deux dents successives de l’autre des portions annulaires sont espacées radialement d’un espace radial à l’intérieur duquel s’étend sans contact radial une des dents de l’une des portions d’étanchéité, un jeu axial subsistant entre une extrémité libre des dents de l’une des portions d’étanchéité et le corps annulaire de l’autre des portions annulaires d’étanchéité.
Avantageusement, chacune des portions annulaires d’étanchéité comprend au moins deux dents axiales.
Deux dents successives de l’une des portions annulaires peuvent être espacées radialement d’un espace radial à l’intérieur duquel s’étend sans contact radial une des dents de l’autre des portions d’étanchéité. Un jeu axial subsiste entre l’extrémité libre des dents de l’autre des portions d’étanchéité et le corps annulaire de l’une des portions annulaires d’étanchéité.
En d’autres termes, une dent d’une des portions annulaires d’étanchéité est intercalée entre deux dents successives de l’autre des portions annulaires d’étanchéité, sans contact radial avec lesdites dents successives et sans contact axial avec le corps annulaire de l’autre des portions annulaires d’étanchéité.
Selon un mode de réalisation, chacune des portions annulaires d’étanchéité est formée par un seul segment annulaire.
Selon un mode de réalisation, une ou les deux portions annulaires d’étanchéité comprennent une pluralité de segments annulaires.
L’organe d’étanchéité est, par exemple, réalisé en matériau plastique.
Selon un deuxième aspect, l’invention concerne une boîte d’essieu comprenant :
- au moins un palier monté radialement entre un carter et un arbre rotatif, ledit palier comprend au moins une bague intérieure, solidaire de l’arbre, et une bague extérieure montée dans le carter,
- une bague d’appui solidaire de l’arbre et en contact axial avec la bague intérieure du palier, et
- un organe d’étanchéité tel que décrit précédemment monté axialement entre la bague d’appui, notamment sa surface radiale, et un épaulement du carter, notamment situé radialement au-dessus d’une marche de la bague d’appui, et radialement entre le carter, notamment l’alésage d’une paroi axiale et la bague d’appui, notamment sa portion axiale.
Selon un mode de réalisation, le corps annulaire d’une des portions annulaires d’étanchéité est solidaire de la bague d’appui, monté en appui axial sur la portion radiale et en appui radial sur la portion axiale de ladite bague d’appui et le corps annulaire de l’autre des portions annulaires d’étanchéité est solidaire du carter.
Par exemple, le carter comprend un évidemment annulaire, situé axialement à distance du palier à roulement, et délimité axialement par une paroi axiale et radialement par l’épaulement, l’autre des portions annulaires d’étanchéité étant montée en appui axial sur l’épaulement et en appui radial sur la portion axiale dudit évidemment annulaire.
Au moins une des portions annulaires d’étanchéité est montée par emmanchement sur l’élément correspondant.
Selon un mode de réalisation, au moins une des portions annulaires d’étanchéité comprend au moins une saillie radiale s’étendant vers le carter et coopérant avec une encoche pratiquée dans l’évidemment annulaire du carter.
Ainsi, ladite portion annulaire d’étanchéité est fixée par clipsage dans le carter. Dans ce cas, les deux portions annulaires d’étanchéité ne sont pas identiques entre elles.
La saillie radiale et l’encoche correspondante peuvent être annulaires ou ponctuelles.
L’organe d’étanchéité et la bague d’appui forment avantageusement un ensemble prémonté avant d’être assemblé sur le carter.
Brève description des figures
La présente invention sera mieux comprise à l’étude de la description détaillée des modes de réalisation, pris à titre d’exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels :
est une vue en coupe axiale d’une boîte d’essieu selon un mode de réalisation de l’invention ;
est une vue de détails de la ;
est une vue en perspective d’une partie du joint d’étanchéité de la ; et
est une vue de détails d’une boîte d’essieu selon un autre mode de réalisation de l’invention.
Description détaillée de l’invention
Dans la description qui suit, les termes « extérieur » et « intérieur » font référence à l’axe de rotation X-X des paliers, les parties intérieures sont plus proches de l’axe de rotation que les parties extérieures.
Sur la est représentée, en coupe axiale, une boîte d’essieu 1, par exemple ferroviaire, comprenant un palier à roulement 10, d’axe X-X, monté radialement entre un carter 2 et un arbre rotatif 3. En variante, on pourrait prévoir que le palier soit un palier lisse.
Le palier à roulement 10 comprend une bague intérieure 12, solidaire de la surface externe cylindrique 3a de l’arbre 3, une bague extérieure 14 montée dans l’alésage 2a du carter 2 et une pluralité d’éléments roulantes 16a, 16b disposés radialement entre lesdites bagues 12, 14.
Les éléments roulants sont ici des rouleaux cylindriques. En variante, on pourrait prévoir d’autres types d’éléments roulants, tels que par exemples des rouleaux coniques, des aiguilles, des billes, etc..
Tel qu’illustré, le palier à roulement 10 comprend deux rangées d’éléments roulants. En variante, on pourrait prévoir qu’une seule rangée d’éléments roulants ou un nombre de rangées supérieur à deux.
Tel qu’illustré, les éléments roulants 16a, 16b sont maintenus circonférentiellement à l’intérieure d’une cage 17a, 17b.
Telle qu’illustré, la bague intérieure 12 comprend deux demi-bagues délimitées chacune radialement par une surface cylindrique intérieure 12a et une surface cylindrique extérieure 12b et axialement par deux surfaces radiales frontales opposées 12c, 12d.
La surface cylindrique extérieure 12b forme un chemin de roulement pour les éléments roulants 16a, 16b. En variante, on pourrait prévoir que la bague intérieure comprenne une seule portion.
Telle qu’illustré, la bague extérieure 14 comprend deux demi-bagues délimitées chacune radialement par une surface cylindrique intérieure 14a et une surface cylindrique extérieure 14b et axialement par deux surfaces radiales frontales opposées 14c, 14d.
La surface cylindrique intérieure 14a forme un chemin de roulement pour les éléments roulants 16a, 16b. En variante, on pourrait prévoir que la bague extérieure comprenne une seule portion.
Le carter 2 comprend un évidemment annulaire 2b situé axialement à distance du palier à roulement 10. L’évidemment annulaire 2b est délimité axialement par une paroi axiale 2c et radialement par un épaulement 2d. L’épaulement 2d est ici monobloc avec le carter 2. En variante, on pourrait prévoir que l’épaulement 2d soit une pièce rapportée par rapport au carter 2.
La boîte d’essieu 1 comprend en outre une bague d’appui 18 assurant un support axial de la bague intérieure 12 sur une partie d’extrémité 3b de l’arbre 3. Tel que visible en détails sur la , la bague d’appui 18 comprend une portion radiale 18a en contact avec la surface extérieure de la partie d’extrémité 3b de l’arbre 3 et s’étendant depuis vers ladite surface extérieure vers le carter 2 tout en laissant subsister un jeu radial entre la bague d’appui 18 et ledit carter 2. La portion radiale 18a de la bague d’appui se prolonge à une de ses extrémités par une portion axiale 18b s’étendant vers le palier à roulement 10, puis par un épaulement ou marche 18c en appui axial sur un épaulement 3c de ladite partie d’extrémité 3b et par une portion oblique 18d s’étendant à partir de l’épaulement 18c vers la bague intérieure 12. L’extrémité de la portion oblique 18d est en contact axial avec le surface frontale 12d de la bague intérieure 12. La bague d’appui 18 est annulaire.
La boîte d’essieu 1 comprend un organe d’étanchéité 20 monté axialement entre la bague d’appui 18, notamment sa surface radiale 18a, et le carter 2, notamment l’épaulement 2d situé radialement au-dessus de la marche 18c de la bague d’appui 18, et radialement entre l’alésage de la paroi axiale 2c et la portion axiale 18b de la bague d’appui 18.
L’organe d’étanchéité 20 comprend deux portions annulaires d’étanchéité 22, 24.
Tel qu’illustré sur la , les deux portions annulaires d’étanchéité sont identiques entre elles, seule une des portions annulaires a été représentée sur la .
Chaque portion annulaire d’étanchéité 22, 24 comprend un corps annulaire 22a, 24a et une pluralité de dents 22b, 24b s’étendant axialement à partir dudit corps annulaire 22a, 24a.
Tel qu’illustré, les dents sont formées d’une seule partie avec le corps annulaire, c’est-à-dire monobloc. En variante, les dents pourraient être rapportées par rapport au corps annulaire de la portion annulaire d’étanchéité.
Tel qu’illustré, chacune des portions annulaires d’étanchéité 22, 24 comprend huit dents axiales 22b, 24b. En variante, on pourrait prévoir un nombre différent de dents axiales, par exemple supérieur ou égal à deux.
En variante, on pourrait également prévoir que l’une des portions annulaires d’étanchéité 22a comprenne au moins une dent axiale 22b s’étendant axialement par rapport au corps annulaire 22a correspondant, et l’autre des portions annulaires d’étanchéité 22b comprenant au moins deux dents axiales 24b s’étendant axialement par rapport au corps annulaire 24a correspondant.
Le corps annulaire 22a de la première portion annulaire d’étanchéité 22 est solidaire de la bague d’appui 18, monté en appui axial sur la portion radiale 18a et en appui radial sur la portion axiale 18b de ladite bague d’appui 18. Ladite première portion annulaire d’étanchéité 22 peut, par exemple, être montée par emmanchement sur la bague d’appui 18.
Les dents axiales 22b de la première portion annulaire 22 s’étendent vers le palier 10.
Deux dents successives 22b de la première portion annulaire 22 sont espacées d’un espace radial 22c à l’intérieur duquel s’étend sans contact radial une des dents 24b de la deuxième portion d’étanchéité 24. Un jeu axial subsiste entre l’extrémité libre des dents 24b de la deuxième portion d’étanchéité 24 et le corps annulaire 22a de la première portion annulaire d’étanchéité 22.
Le corps annulaire 24a de la deuxième portion annulaire d’étanchéité 24 est solidaire du carter 2, monté en appui axial sur l’épaulement 2d et en appui radial sur la portion axiale 2c dudit carter 2. Ladite deuxième portion annulaire d’étanchéité 24 peut, par exemple, être montée par emmanchement dans l’évidemment annulaire 2b du carter 2.
Les dents axiales 24b de la deuxième portion annulaire 24 s’étendent vers l’extérieur, dans une direction opposée à la direction d’extension des dents axiales 22b de la première portion annulaire 22.
Deux dents successives 24b de la deuxième portion annulaire 24 sont espacées d’un espace radial 24c à l’intérieur duquel s’étend sans contact radial une des dents 22b de la première portion d’étanchéité 22. Un jeu axial subsiste entre l’extrémité libre des dents 22b de la première portion d’étanchéité 22 et le corps annulaire 24a de la deuxième portion annulaire d’étanchéité 24.
En d’autres termes, une dent d’une des portions annulaires d’étanchéité est intercalée entre deux dents successives de l’autre des portions annulaires d’étanchéité, sans contact radial avec lesdites dents successives et sans contact axial avec le corps annulaire de l’autre des portions annulaires d’étanchéité.
Les dents axiales 22b, 24b des portions annulaires 22, 24 s’étendent selon des directions opposées et coopèrent ensemble de manière à ce que les portions annulaires d’étanchéité 22, 24 s’emboitent l’une dans l’autre sans contact radial et axial et à former et à former un joint labyrinthe.
Tel qu’illustré, les portions annulaires d’étanchéité 22, 24 sont formées par un seul segment annulaire. En variante, on pourrait prévoir qu’une ou les deux portions annulaires d’étanchéité 22, 24 comprennent une pluralité de segments annulaires.
L’organe d’étanchéité 20 est réalisé en matériau plastique, tel que par exemple un matériau élastomère ou autre, tel que par exemple les matériaux issus de techniques d’impression en trois dimensions.
Le mode de réalisation illustré sur la , dans lequel les mêmes éléments portent les mêmes références, diffère du mode de réalisation illustré sur la uniquement par le fait que l’une des portions annulaires d’étanchéité 24, ici la deuxième portion annulaire 24, comprend une protubérance ou saillie radiale 24d s’étendant vers le carter 2 et destinée à coopérer avec une encoche 2e pratiquée dans l’évidemment annulaire 2b du carter 2. La saillie radiale 24d et l’encoche 2e correspondante peuvent être annulaires ou ponctuelles. On pourrait également prévoir plusieurs saillies radiales 24d coopérant chacune avec une encoche 2e du carter 2.
Ainsi, ladite portion annulaire d’étanchéité 24 est fixée par clipsage dans le carter 2. Dans ce cas, les deux portions annulaires d’étanchéité 22, 24 ne sont pas identiques entre elles.
On pourrait prévoir que l’autre des portions annulaires d’étanchéité 22 soit fixée sur la bague d’appui 18 de manière similaire.
Un tel organe d’étanchéité ne nécessite pas l’utilisation de lubrifiant et permet d’éviter tout phénomène de pompage du lubrifiant présent à l’intérieur du palier à roulement.
De plus, un tel organe d’étanchéité est simple à concevoir, à monter et désassembler d’une boîte d’essieu. L’organe d’étanchéité et la bague d’appui peuvent être assemblés ensemble avant d’être assemblé sur le carter et former ainsi un ensemble prémonté.

Claims (10)

  1. Organe d’étanchéité (20), notamment pour une boîte d’essieu (1), comprenant deux portions annulaires d’étanchéité (22, 24) comprenant chacune un corps annulaire (22a, 24a), l’une des portions annulaires d’étanchéité (22a) comprenant au moins une dent axiale (22b) s’étendant axialement par rapport au corps annulaire (22a) correspondant, et l’autre des portions annulaires d’étanchéité (22b) comprenant au moins deux dents axiales (24b) s’étendant axialement par rapport au corps annulaire (24a) correspondant, les dents axiales (22b, 24b) des portions annulaires (22, 24) s’étendant selon des directions opposées et coopérant ensemble de manière à ce que les portions annulaires d’étanchéité (22, 24) s’emboitent l’une dans l’autre sans contact et forment un joint labyrinthe.
  2. Organe d’étanchéité (20) selon la revendication 1, dans lequel deux dents successives (24b) de l’autre des portions annulaires (24) sont espacées radialement d’un espace radial (24c) à l’intérieur duquel s’étend sans contact radial une des dents (22b) de l’une des portions d’étanchéité (22), un jeu axial subsistant entre une extrémité libre des dents (22b) de l’une des portions d’étanchéité (22) et le corps annulaire (24a) de l’autre des portions annulaires d’étanchéité (24).
  3. Organe d’étanchéité (20) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chacune des portions annulaires d’étanchéité (22, 24) comprend au moins deux dents axiales (22b, 24b).
  4. Organe d’étanchéité (20) selon l’une quelconques des revendications précédentes, dans lequel chacune des portions annulaires d’étanchéité (22, 24) est formée par un seul segment annulaire.
  5. Organe d’étanchéité (20) selon l’une quelconque des revendications précédentes, réalisé en matériau plastique.
  6. Boîte d’essieu (1) comprenant :
    - au moins un palier (10) monté radialement entre un carter (2) et un arbre rotatif (3), ledit palier (10) comprend au moins une bague intérieure (12), solidaire de l’arbre (3), et une bague extérieure (14) montée dans le carter (2),
    - une bague d’appui (18) solidaire de l’arbre (3) et en contact axial avec la bague intérieure (12) du palier à roulement (10), et
    - un organe d’étanchéité selon l’une quelconque des revendications 1 à 4 monté axialement entre la bague d’appui (18) et un épaulement (2d) du carter (2), et radialement entre le carter (2) et la bague d’appui (18).
  7. Boîte d’essieu (1) selon la revendication 6, dans laquelle le corps annulaire (22a) d’une des portions annulaires d’étanchéité (22) est solidaire de la bague d’appui (18) et le corps annulaire (24a) de l’autre des portions annulaires d’étanchéité (24) est solidaire du carter (2).
  8. Boîte d’essieu (1) selon la revendication 7, dans laquelle le carter (2) comprend un évidemment annulaire (2b) et délimité axialement par une paroi axiale (2c) et radialement par l’épaulement (2d), l’autre des portions annulaires d’étanchéité (24) étant montée en appui axial sur l’épaulement (2d) et en appui radial sur la portion axiale (2c) dudit évidemment annulaire (2b).
  9. Boîte d’essieu (1) selon la revendication 6 ou 7, dans laquelle au moins une des portions annulaires d’étanchéité (22, 24) est montée par emmanchement sur l’élément (18, 2) correspondant.
  10. Boîte d’essieu (1) selon la revendication 6 ou 7, dans laquelle au moins une des portions annulaires d’étanchéité (22, 24) comprend au moins une saillie radiale (24d) s’étendant vers le carter (2) et coopérant avec une encoche (2e) pratiquée dans du carter (2).
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