Brevet FR2005289A1 — publié le 19691212

La présente invention concerne un joint d'étanehéité placé entre des pièces rotatives dont l'une tourne par rapport à l'autre, ce joint d'étanehéité étant constitué par un corps annulaire élastique en caoutchouc, qui est fixé à la première 5 pièce et qui, e,-a moyen d'un bord à'étanchéité^ coulisse en contact étanefee eentre la surfaee d'éta&eliéité de l'autre piècso Lee joints d-étanehéité de ee type peuvent composées un bord à3étanchéité glissant soit sur une surface détanekéité cylindrique, soit sur une surface d®étanchéité plane» ©ans le 10 premier cas, les joints sont appelés des joints radiaux et dans l'autre cas des joints axiaux. Pendant de nombreuses années, il s'est produit une rapide extension des deux types de joints» Par suite de ce travail d'extension, on est arrivé à la conclusion que des joints en caoutchouc peuvent être complétés avec un cer-15 tain genre d'effets hydrodynamiques ou de pompage. Ainsi, on sait qu'avec la contribution d'aubes inclinées ou d'éléments analogues fixés à la lèvre d*étanchéité qui supporte le bord d'étanchéité^ on obtient un effet d'étanchéité accra, Toutefois, un tel joiat est grevé d'un inconvénient résultant de &e faiblesse, et sa 20 fonction n'est assurée que dans l'hypothèse où le mouvement directionnel relatif entre Iss pièces rotatives est le même» Lors d'une rotation en sens inverse, lseffet de pompage donne lieu à. une fuite» De temps en temps3 un certain nombre d'artieles sont apparus dans la littérature technique, relativement au développe-25 ment de joints bi-directionnels. Le moyen général de fonctionnement de ces joints d'étanehéité est T>àsé sur un effet de pompage en deux sens, qu* on obtient au moyen d'aubes ou de palettes fixes reliées au bord d'étanehéité. La valeur de ces conceptions est apparue comme étant assez douteuse, et on n'obtient pas de 30 garantie absoJa* pour le degré d'étanehéité, même si l^effet d'étanehéité bi-directionnel semble être supérieur à celui d3un joint d'étanehéité classique comportant une lèvre. On a également émis une idée consistant à utiliser une surface d'étanehéité rotative perforée qui, en fait, assure une étanchéité parfaite lors de la 35 rotation dans les deux sens, mais qui est grevée d'un inconvénient résultant de sa faiblesse, en ce sens qu'on ne peut l'utiliser que dans les cas où le niveau d'huile se trouve en dessous de bad original 69 09727 2 2005289 l'emplacement de 1*étanchéité à une position fixe® La présente invention concerne un joint d'étanehéité conforme à celui qui a été conçu ci-avant, où les ineon-* véaieats précités sont non seulement séduits mais milite complète-» 5 ment supprimés* Un. joint d'étanehéité eonforse h la présents invention diffère des joints d* ét&nslïéi-fcé précédemment connus en sa que es joiirè ©emporte plasi©«ys osgaaos en fosse d'ailettee ou d*ailettes s*étendant dons sac disee-Sias paspendisslaire au bord à3£tanehéita et qui sost sa eoataat avoe la surface d'étante ehéité souo line pression faible Çj.CA.'fJ.W 'iiaXX plask. qui est essentielle-» ïE-sat parallèle à la surface d'étanehéité* Lûïs des déplacements relatifs entre i&s: deux partiess les ailettes fléchissent en raison de l'influence dé la feiction dans cas direction opposée à celle du mouvement relatif de la bague di étanchéité» 15 On va maintenant décrire de façon plus détaillé© des modes de réalisation de l'invention à titre illustratif siaor-. limitatif en se référant au dessin annexé, seur lequel g la figure 1 est use soupe d'un joint d'étanehéité ..... radial muni.. d'ailettes qui caractérisent 18 invention » 20 Le- figure 2 est une coups faite par 2-2 de la figure 1» figure 1» La figure 3 est hel© soape fait® pax 3-3 de la La. figura 4 monts*© la ia&2S coupe que la figere 3 25 concernant le déplacement relatif esst$e le joint d* étaiachéité et - 13 arbre» v — - La figure 5. est une coupe faite pax- un joint dsétanchéité radial déviant légèrement* La figure 6 est une coupe d^un joint comportant 30 une lèvre d'étanehéité assusanib one étanchéité dans lo sens axial» Les figures 7 et 8 représentent deux conceptions ds variantes de la lèvre conforme à la figars 6» - La figure 9 représente snèore l'aspect de lèvre de la figure 8 lors de la rotation» 35 La figure 10 représente le joint illustré «as? la figui» 6 dans une position montée» La figure 11 représente un joint d'étanehéité radial dont la lèvre est comprimée à l'extérieur contre la surface ^ bao original 69 09727 3 2005289 d* étanchéité» La figure 12 représente un joint axial dont l'élément d'étanehéité est comprimé contre la surface d'étanehéité grâce à unressort en forme de jarretière. 5 La figure 13 représente une association d'un joint d'étanehéité comportant deux bords d'étanehéité qui 3ont respectivement comprimés contra une surface plane et une surface cylindrique. Les figures 14 et 15 représentent un joint d'étan-10 chéité radial à l'état assemblé et pendant l'opération de rectification du bord d'étanehéité. Sur les figures 1 à 4 la référence 11 désigne une bague d'étanehéité en caoutchouc du type qui est raidi par une pièce coudée 12. Une section de fixation 17 d'un tel joint 15 d'étanehéité est comprimée jusqu'il prendre une position fixe dans un endroit extérieur, et elle est comprimée au moyen du bord d'étanehéité 13 contre un arbre qui n'est pas représenté» L'arbre tourne par rapport au bord d'étanehéité. Le bord d'étanehéité 13 constitue une partie de la lèvre d'étanehéité essen-20 tiellement cylindrique 14 qui, sous l'influence d'un ressort 15 en forme de jarretière, comprime la lèvre contre l'arbre, ce qui assure un contact entre le bord d'étanehéité et l'arbre. Les éléments d'étanehéité 16 en forme d'ailettes appelés par la suite ailettes, fixés à la fois à la lèvre d'étanehéité 14 et 25 au bord d'étanehéité 13, s'étendent dans une direction axiale» Les ailettes 16 s'étendent perpendiculairement à partir de la lèvre d'étanehéité 14 et du bord d'étanehéité 13. La surface de la limite intérieure des ailettes n'est pas parfaitement parallèle à l'arbre, étant donné que 30 les extrémités extérieures des ailettes sont plus rapprochées de l'axe de l'arbre que le bord d'étanehéité, tandis que la partie des ailettes qui s'étend à partir du bord d'étanehéité est située plus loin à partir de l'axe de l'arbre que le bord d'étanehéité 13 lui-même. L'épaisseur des ailettes varie entre 35 0,3 et 1 mm selon la dimension axiale des ailettes. Le rapport entre l'épaisseur et la longueur des ailettes doit être tel que les ailettes fléchissent lors d'une rotation de l'arbre comme représenté sur la figure 4. Pour obtenir cet effet, on peut bad original" 69 09727 4 2005289 faire varier l'épaisseur de 1'ailette «ht sa longueur de manière que l'ailette soit plus épaisse au bord d'étanehéité, c'est-à-dire à son extrémité extérieure. La direction de la flèche montre le déplacement relatif du joint d'étanehéité par rapport à l'arbre 5 qui n'est pas présenté. Dans cette position,, les ailettes servent de raclettes et, en raison de leur flexion, les particules étrangères, des liquides ou autres produits qui viennent en contact avec les ailettes sont projetées vers l'extérieur par rapport au bord d*étanchéité. Lorsque la direction de rotation est inversée, les 10 ailettes fléchissent en sens inverse et, ds ce fait, assurent le mime effet d'étanehéité accru comme lors de la rotation dans le premier sens. La figure 5 représente un saed® de réalisation d'un joint d*étanchéité radial qui, en ce qui concerne la conception 15 des ailettes, ne. diffère pas du mode de réalisation décrit ci-dessus. La différence réside principalement dans la conception du joint d'étanehéité 21 lui-mime• Un élément de raidissement 22 ayant un profil en U constitue un cadre pour un# bague en caoutchouc qui comporte une livre d'étanehéité 24 et un bord d'étanehéité 23 placé 20 an milieu de la lèvre 24. Les ailettes 26 s'étendent dans le sens axial et le sens radial, dans les deux sens perpendiculairement à la lèvre d'étanehéité et au bord d'étanshéité.' Un ressort 25 en forme de jarretière assure le contact du bord d'étanehéité 23 contre l'arbre • La lèvre d'étanehéité est fixée sur ses deux cités 25 par des parois latérales ondulées 28„ Les sections périphériques 27 qui sont formées avec une tête encerclent le rebord d'élément de renforcement 22. Ce joint d'étanehéité présente certains avantages par rapport aux joints d'étanehéité des figures 1 et 2« L'élément de raidissement n'est uni à la bague de caoutchouc, de 30 sorte que cette dernière peut être fabriquée séparément » Le ressort 25 en forme de jarretière est complètement recouvert et il peut par conséquent itre fabriqué avec des qualités normales d'acier sans risque de corrosion par le milieu qui doit itre rendu étanche» Les parois latérales ondulées 28 permettent le déplacement radial 35 considérable de l'arbre par rapport à la partie fixe du geint d'étanehéité* On a mentionné au début de ce brevet que l'invention peut itre appliquée à la fois 11 des joints d'étanehéité original " 69 09727 5 2005289 radiaux et à des joints d'étanehéité axiaux* La figure 6 représente un joint d'étanehéité axial conforme à une caractéristique de l'invention* Ce joint d'étanehéité axial est essentiellement conçu comme étant une bague en forne de V c'est-à-dire avec un corps de 5 support 37. On peut voir également sur la figure 10 le joint d'étanehéité dans une position montée sur un arbre 39* Une lèvre conique 34 s'étend vers l'extérieur à partir du corps de support 37 et elle comporte un bord d'étanehéité 33 qui, en position d'étanehéité, est comprimé contre la surface d'étanehéité 30 qui 10 est perpendiculaire à l'arbre* Les figures 7, 8 «t 9 montrent l'aspect d'une lèvre d'étanehéité vue dans la direction 7-7 de la figure 6* Les figures 7 et 8 représentent deux variantes de conception des sections extérieures de la lèvre» Les ailettes 36 et 36a s'étendent radialement 15 vers l'extérieur à partir du bord d'étanehéité 33* Les ailettes conformes à la figure 6 sont constituées à une certaine distance les unes des autres, de manière qu'elles soient similaires aux dents d*une roue à chaîne tandis que les ailettes sur la figure 8 sont obtenues par des coupes radiales à travers la lèvre d'étan-20 chéité* A, la position montée, les parties extérieures des ailettes viennent en contact avec la surface d*étanchéité 30 et elles pr«fc> neat alors une position essentiellement parallèle à la surface d'étanehéité. Lors de la rotation, les ailettes fléchissent vers l'arrière, comme représenté sur la figure 9, par rapport au sens 25 de rotation du joint d'étanehéité 31* De ce fait, les ailettes prennent une forme de cuvette et projettent de l'huile et des matières similaires radialement vers l'extérieur* L'invention peut également itre appliquée dans des cas où le bord d*étanchéité est comprimé contre une surface cylindrique extérieure comme illustré 30 sur la figure 11. Le corps de support 47 du joint 41 est étiré autour de l'arbre 49, et des ailettes 46, qui ont essentiellement la même forme et le même aspect que les ailettes décrites précédemment sur des joints d'étanehéité radiaux, s'étendent radialement vers l'extérieur à partir du bord d'étanehéité 43 et sont comprimés contxe 35 la surface cylindrique 40. La figure 12 représente un joint axial 51 à double effet dont le bord d'étanehéité 53 est comprimé contre une surface d'étanehéité plane 50. La lèvre d'étanehéité 54 comporte de* ailettes bad original 69 09727 6 2005289 56 (p. s'étendent radialement vers l'extérieur et vers l'intérieur» Le corps de support 57 est étiré autour de l'arbre 59* Le bord d'étanehéité est comprimé contre la surface d'étanehéité au moyen d'un ressort 55 en forme de jarretière, qui est monté sur le corps 5 de support ou bague 57» Les ailettes 56 jouent le mtme r8le et ont le mime aspect que les ailettes précédemment décrites» La figure 13 représente une association d'un joint d'étanehéité 61 comportant deux bords d'étanehéité 63 et 63a qui sont comprimés contre une surface d'étanehéité 60 perpendiculaire 10 à l'arbre et contre une surface d'étanehéité cylindrique 60a, respectivement» Les ailettes 66 et 66a s'étendent radialement et axialement vers l'extérieur à partir des lèvres 63 et 63a» Le corps de support 67 fixe le joint d'étanehéité 61 dans une position cor-15 recte par rapport à la paroi d'étanehéité» Finalement, les figures 14 et 15 représentent un mode de réalisation de joints d'étanehéité radiaux 71 et^âîffère seulement très peu de celui qui est représenté sur la figure 5« Le but de la représentation d'un tel joint est de montrer par un 20 exemple comment le bord d'étanehéité 73 peut itre rendu accessible pour des outils d'usinage, par exemple un poinçon ou une meule 80. Les ailettes 76 sont considérablement plus larges que celles qui sont représentées dans les modes de réalisation précédemment décrits et, en conséquence, l'épaisseur des ailettes peut également 25 itre augmentée d'une manière considérable» Ceci constitue un avantage du point de vue de la fabrication, étant donné qu'on éprouve toujours une certaine difficulté k la fabrication de sections k parois minces dans des produits moulés» BAO ORIGINAL 69 09727 T 2005289 BEVEMICATIONS 1* Joint d1étanchéité entre deux pièces tournant l'une par rapport à l'autre, ce joint étant constitué par un joint élastique en eaoutchoKC combiné avec une des pièces au moyen d'un bord 5 d'étanehéité en caoutchouc qui glisse en contact avec une surface d'étanehéité sur l'autre pièoe, ledit joint d'étanehéité étant caractérisé en ce que des éléments en forme d'ailettes en caoutchouc qui ont essentiellement une étendue radiale par rapport au hord d'étanehéité et qui sont comprimés avec une légère pression 10 contre la surface d'étanehéité avec des bords librement suspendus, qui sont essentiellement parallèles à la surface d'étanehéité et qui, en raison de la friction provenant de la rotation relative entre les deux pièces, fléchissent en arrière par rapport au sens dé déplacement du bord d'étanehéité par rapport à celui de la sur«i> 15 face d'étanehéité et de ce fait provoquent un effet de pompage dans un sens s'écartant du bord d'étanehéité* 2* Joint d'étanchéité conforme k la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments en forme d'ailettes sont dispo» sés dans un plan axial passant par l'axe de rotation du joint 20 d'étanehéité* 3. Joint d'étanehéité suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les éléments en forme d'ailettes comportent des bords librement suspendus qui avant l'assemblage font un angle avec la surface d'étanehéité* 25 4. Joint d'étanehéité suivant la revendication. 3, caractérisé par le fait que les éléments en forme d'ailettes comportent des bords librement suspendus qui, à une position la plus rapprochée des bords d'étanehéité, sont placésjàus loin de la surface d'étanehéité que les bords d'étanehéité qui oux-mtmes sont 30 disposés plus loin que la surface d'étanehéité que le coin exté» rieur des bords librement suspendus. oao original"