Brevet FR2006257A1 — publié le 19691226

i 2006257 La présente invention concerne d'une façon générale les joints d'étanchéité, et plus particulièrement un joint d'é-tanchéité du type à labyrinthe et à lèvres multiples, destiné à être utilisé avec un cardan pour rendre étanche l'ouverture 5 entre le tourillon du croisillon et l'extrémité ouverte de la cuvette de roulement du tourillon qui supporte ce dernier en vue de sa rotation* les joints d'étancliéité qui ferment l'ouverture entre le tourillon et l'extrémité ouverte de la cuvette de portée sont 10 bien connus dans la technique, et on les monte pour que le lubrifiant contenu dans la cuvette de roulement ne s'en échappe pas et pour que des impuretés extérieures ne puissent pas entrer dans la cuvette de roulement pour en empêcher une lubrification convenable, 15 les dispositifs de la technique antérieure pour rendre étanche l'ouverture entre l'extrémité ouverte de la cuvette de roulement et le tourillon ont été réalisés sous de nombreuses formes de joints d'étanchéité à lèvre unique ou à lèvres multiples avec des pièces d'appui métalliques. Toutefois, ces dis-20 positifs n'ont pas constitué un moyen pour protéger la matière' élastique des actions des impuretés extérieures au moyen d'un agencement du type en labyrinthe, mais on y utilise seulement des éléments métalliques pour constituer un élément préalablement chargé destiné à maintenir un contact d'étanchéité au mo-25 yen de la matière élastique après qu'elle s'est usée ou détériorée» En conséquence, la présente invention a pour objet un joint d'étanchéité comprenant une matière élastique destinée à rendre étanche l'ouverture entre l'extrémité ouverte de la cu-30 vette de roulement et le tourillon, ce joint d'étanchéité retenant le lubrifiant à l'intérieur de la cuvette de roulement et empêchant l'entrée d'impuretés dans cette dernière. la demanderesse a prévu dans la présente invention un dispositif empêchant les impuretés d'atteindre la matière d'é-35 tanehéité élastique. De plus, la demanderesse a conçu dans la présente invention un joint d'étanehéité élastique à lèvres multiples qui assure une meilleure étanchéité vis-à-vis du tourillon dans des conditions de vitesse croissantes. 03899 2 2006257 Dans le joint d'étanchéité à lèvres multiples conçu dans la présente invention il est inutile d'enlever ce joint lorsqu'on graisse de nouveau les roulements à aiguilles. A cet effet, la demanderesse a réalisé dans la présente invention un joint destiné à rendre étanche l'espace compris entre une cuvette de roulement et un tourillon, ce joint étant caractérisé par une plaque annulaire métallique entourant le tourillon, un organe annulaire en matière élastomère qui entoure le tourillon entre la surface du tourillon et la plaque métallique annulaire, et qui est uni à cette plaque métallique annulaire, et un organe métallique annulaire ayant une section transversale en forme d'U, qui entoure le tourillon à quelque distance de ladite plaque métallique annulaire, l'organe métallique annulaire précité enserrant partiellement l'organe annulaire en matière élastomère et l'organe métallique annulaire précité de manière à former entre ces éléments un joint en labyrinthe. Afin qu'on puisse comprendre plus facilement l'invention et la mettre de même en oeuvre, on va maintenant la décrire à titre illustratif et nin limitatif en se référant au dessin annexé, sur lequel : la fig. 1 est une vue fragmentaire en plan en coupe partielle du dispositif d'étanchéité utilisé conjointement avec un croisillon avec des euvettes de roulement montées sur ee croisillon ; la fig. 2 est une-vue agrandie d'une partie de l'ouverture entre l'extrémité ouverte de la cuvette de roulement et le tourillon, et elle montre le dispositif d'étanchéité partant de façon étanche contre l'ouverture. Dans la terminologie utilisée dans la présente description ainsi que dans les revendications, le terme axial doit Ôtre utilisé comme se rapportant à l'axe du tourillon du bras du croisillon et le terme radial doit être interprété comme désignant une direction perpendiculaire par rapport à l'axe du bras du tourillon. En examinant la figure 1, on voit qu'elle représente un croisillon 10 d'un cardan 11. Ce tourillon comprend une partie de corps centrale 12 comportant quatre tourillons 14 s'é-tendant à partir de ce corps à des distances circonférenciel— les égales. Les tourillons 14 ont une forme générale cylindri- BAD ORIGINAL 69 03899 3 2006257 que et font partie intégrante de la partie de corps 12 de manière à constituer un dispositif unitaire avec celle-ci. Sur l'extrémité axialement extérieure du tourillon 14 est disposé un chemin de roulement 16 en forme de cuvette* Chacune de ces cu-5 vettes est destinée à ôtre fixée d'une manière appropriée à une branche 17 d'une chape (représentée seulement de façon fragmentaire) de jonction universelle. Du fait que l'ensemble de chacune des cuvettes de roulement 16 et des tourillons 14 est similaire, le reste de la présente description ne se rapportera 10 qu*à une seule cuvette de roulement et à un sbuI tourillon. ïïne face axialement extérieure 20 du tourillon 14 et une surface axialement intérieure 22 d'un chapeau pour une extrémité fermée 24 de la cuvette de roulement 16 portent l'une contre l'autre en vue d'une rotation suivant une disposition 15 mutuelle de poussée pour limiter le déplacement du tourillon 14 par rapport à la cuvette de roulement 16. Une périphérie extérieure cylindrique 26 constituant la surface du tourillon cylindrique 14 et une surface cylindrique intérieure 28 fermée par la cuvette de roulement 16 sont espacées l'une de l'autre 20 de manière qu'on puisse loger à l'intérieur de cet espace ans couronne de roulement à aiguilles 30 destinée à porter et à rouler contre la surface cylindrique 28 de la cuvette de roulement, de la périphérie 26 du tourillon afin d'assurer entre ees éléments une rotation pratiquement exempte de friction. 25 La figure 2 montre un dispositif d'étanchéité repré senté d*une façon générale en 40 et servant à rendre étanche l'ouverture qui existe entre l'extrémité ouverte de la cuvette de roulement 16 et le tourillon 14. Le dispositif d'étanchéité 40 comprend une première partie métallique annulaire 4-2 ayant 30 une section transversale en forme générale de L inversé comme on le voit sur la figure 2, une partie annulaire élastique 44 constituée par un élastomère, qui est unie à la première partie annulaire métallique 42 de manière à former une structure d'une seule pièce, et une seconde partie métallique annulaire 35 46 ayant en section transversale la forme générale d'un U, qui reçoit dans sa partie d'anse une portion de l'organe élastomère 44. l'extrémité du tourillon 14 qui est orientée radia-lement vers l'intérieur comporte trois surfaces d'étanchéité. 69 03899 4 2006257 la première surface d'étanehéité 50 est disposée en direction de l'extrémité du tourillon qui est orientée axialement vers l'extérieur et elle porte de façon étanche contre une première lèvre annulaire 52 formée sur la périphérie intérieure de la partie 5 élastique 44 en matière élastomère. lia seconde surface d'étanchéité 54 est disposée axialement et à l'intérieur à partir de la surface 50 et au voisinage de cette dernière j son diamètre est un peu plus grand que celui de la surface 50 et elle porte contre une surface intérieure extrême 55 disposée latéralement et radialement, faisant partie de la portion métallique 46 en forme d'ïï grâce à un emmanchement à la presse, afin que la partie métallique 46 en forme d'IJ tourne à l'unisson avee le tourillon 14* Au voisinage do la seconde surlace d'étanchéité 54 du tourillon 14 se trouve une troisième surface d'étanchéité 15 56 découpée suivant un angle aigu par rapport à l'axe de ee tourillon et sur laquelle prend appui la surface intérieure extrême de la portion métallique 46 en forme d'ïï. lia surface 56 assure également une transition lisse entre la partie de corps centrale 12 et le tourillon, et elle constitue également une région de 2o butée qui est nécessaire pour assurer un espacement approprié axialement vers l'intérieur pour la portion métallique 46 en forme d'ïï du dispositif d'étanchéité 40 par rapport à la fao® axiale extérieure 20 du tourillon 14» ïïne seconde lèvre annulaire 45 faisant partie de la portion élastique 44 en matière é-2g lastomère porte également de façon étanche contre une branche' coudée de façon à constituer- un angle aigu faisant partie de la portion métallique 46 en forme d'ÏÏ. Il y a lieu de noter que chacune des lèvres annulaires 52 et 45 sont constituées sous forme d'arêtes (voir figure 2) étant donné que le contact ini-30 tial de butée de ces lèvres constitue de ee fait "un contact linéaire", ce qui assure l'absence de coins arrondis et d'une étanchéité médiocre. l'extrémité ouverte de la cuvette de roulement 16 comporte un chambrage pour constituer une surface annulaire a— 35 xiale 59 et un épaulament 60 s*étendant latéralement, c'est-à-dire radialement. la portion métallique 42 en forme de 1 est refoulée dans la cuvette de roulement de manière que sa branche axiale 43 ait un ajustage serré avec la surface 59» jusqu'à ce qu'une branche latérale 62 de la portion métallique 42 en forme 40 de 1 bute contre la surface 60. la surface 60 met en place la 69 03899 5 2006257 portion métallique 42 en forme de I à sa position axialement a-lignée vers l'intérieur à partir de la face extérieure radiale 20 du tourillon 14* la portion métallique 42 en forme de 1 met alors en position les roulements à aiguilles 30 dans la direction 5 axiale du fait qu'elle porte contre ces derniers lorsqu'elle est à cette position. Dans la position assemblée du dispositif d'étancliéité représentée sur la figure 2, la première lèvre annulaire 52 est poussée par la surface d'étanchéité 50 axialement vers l'exté-10 rieur dans une direction parallèle à l'axe du tourillon 14. À mesure que la vitesse du cardan 10 augmente, la force centrifuge exercée sur la lèvre tend à la projeter plus loin vers l'extérieur, grâce à quoi elle tend à être refoulée d'une façon plus étanche contre la surfaee d'étanchéité 50. Lorsqu'elle se trouve 15 à cette position sollicitée, la lèvre 52 se déforme dans une direction radialement vers l'intérieur, ce qui fait qu'une face 53 de cette lèvre, qui est inclinée radialement vers l'extérieur, porte plus complètement contre la surface d'étanchéité 50, ce qui assure l'étanchéité plus forte précitée. Toutefois, pendant 20 le graissage ou lorsqu'un excès de lubrifiant se trouve dans le cardan 10, le lubrifiant sous pression est capable de refouler la lèvre annulaire 52 axialement vers l'intérieur et radialement vers l'extérieur ce qui forme, entre la lèvre annulaire 52 et la surface 50, un dégagement servant à un échappement du lubrifiant» 25 De la môme manière, la seconde lèvre annulaire 45 est poussée par une surface 47 coudée suivant un angle aigu, formée sur la branche coudée en angle aigu 48 de la portion métallique en forme d'U, ce qui fait que le lubrifiant s'échappant peut 8-tre refoulé entre la lèvre 45 et la surfaee inclinée 47 de la 30 portion métallique en forme d'U. U'importe quelle quantité limitée d'impuretés, comme des poussières ou de la boue, atteignant et heurtant la lèvre 45 appliquent plus fortement cette dernière de façon étanche contre la surfaee fortement coudée 47, ce qui empêche ces impuretés d'atteindre la lèvre annulaire 52. 35 Lorsque des impuretés rencontrent la lèvre 45 leur quantité est extrêmement limitée par l'agencement suivant. La branche radiale 43 de la portion métallique 42 en forme d* L est logée à l'intérieur de la partie métallique 46 en forme d'U de manière à constituer un intervalle circonférenciel 49 entre, 40 d'une part, la branche s'étendant radialement vers l'intérieur 69 03899 6 2006257 43 de la portion 42 et, d'autre part, la branche s*étendant radialement vers l'extérieur 41 de la partie 46 en forme d'U • Oet intervalle et le trajet sinueux entre l'intervalle et la partie 44 en' matière élastomère se comporte de ce fait comme 5 un joint d'étanchéité du type labyrinthe entre les parties métalliques respectives, pour contribuer à empêcher les impuretés d'atteindre la partie élastique 44 en matière élastomère du joint* lia partie métallique en forme d'U 46 recouvre et protège en outre la partie en élastomère 44» de sorte que la majeure 10 partie des impuretés atmosphériques ne peuvent pas venir directement en eontact avec cet élément pour le détériorer et de ce fait abréger la vie du cardan. Comme on l'a mentionné précédemment, la première partie annulaire métallique 42 et la partie en élastomère 44, sont 15 unies ensemble de manière à former un tout. On peut avantageusement augmenter l'effet de cette liaison en ménageant sur la partie en élastomère 44 une série de saillies circulaires 43A qui s'étendent dans une série d'ouvertures correspondantes 43B formées dans la partie métallique 42. Cet ajustage par blocage 20 assuré ainsi est extrêmement sûr et on peut l'utiliser dans le cas ou des problèmes opérationnels sont posés en employant seulement une liaison normale entre ces deux pièces. Il est entendu que la description qu'on vient de faire a un caractère illustratif et non limitatif et qu'on peut apporter diverses 25 modifications à la portée de l'invention telle que définie par les revendications annexées-, sans s'écarter de son but. •4P* 69 03899 7 2006257 RETHDIC1! I 0 5 S 1* Joint d'étanchéité pour rendre étanche l'espace compris entre une cuvette de roulement et un tourillon, caractérisé par une plaque métallique annulaire entourant le touril-5 Ion;- un organe annulaire en matière élastomère entourant le tourillon entre la surface de ce dernier et la plaque métallique annulaire, cet organe annulaire en matière élastomère étant uni à la plaque métallique annulaire, et un organe métallique annulaire de section en ïï entourant le tourillon à quelque distance 10 de ladite plaque métallique annulaire, l'organe métallique annulaire précité enserrant partiellement l'organe annulaire susvisé en matière élastomère et l'organe métallique annulaire susmentionné de manière à constituer entre ces éléments un joint en labyrinthe• 15 2» Joint métallique suivant la revendication 1, ca ractérisé en ce que l'organe métallique annulaire précité est dispesé de manière qu'une de ses parties bute contre le tourillon précité» 3» Joint d'étanchéité suivant la revendication 1 ©a 20 2, caractérisé en ee que l'organe annulaire préeité bute de façon étanche contre une partie de l'organe susvisé en matière élastomère» 4. Joint d'étanchéité suivant n'importe laquelle des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments 25 de roulement sont disposés dans ladite cuvette de roulement et que la plaque métallique annulaire précitée assure un espacement positif pour lesdits éléments de roulement» 5. Joint d'étanchéité suivant n'importe laquelle des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe 30 préeité en matière élastomèr* est uni à la surface radialement intérieure de la plaque métallique annulaire* 6. Joint d'étanchéité suivant n'importe laquelle des reven dictât ions précédentes, caractérisé en ce que la plaque annulaire métallique précitée a une section transversale en forme 35 d'i que l'organe susvisé en matière élastomère est disposé d'une façon générale au sommet de cette section en forme d* L* T." Joint d'étanchéité suivant la revendication 6, caractérisé en ee qu'une des branches de la plaque métallique annulaire précitée en forme d'i est disposés sensiblement pa— 40 rallèlement à l'axe du tourillon* 03899 s 2006257 8. Joint d'étanchéité suivant n'importe laquelle des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe précité en matière élastomère comporte deux lèvres d'étanchéité, dont l'une bute de façon étanche contre l'organe métalliqae annu-5 laire susvisé et dont l'autre bute de façon étanche contre le tourillon* 9* Joint d'étanchéité suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la lèvre annulaire mentionnée en premier s'étend radialement vers l'intérieur pour venir en contact avec 10 le tourillon et que l'autre lèvre annulaire s'étend axialement vers l'intérieur à partir de l'organe en matière élastomère» 10. Joint d'étanchéité suivant la revendication 9» caractérisé en ce que l'organe métalliqae annulaire entoure le tourillon à son extrémité axialement intérieure, de manière que 15 l'extrémité ouverte de l'organe métalliqae soit disposée en direction de la partie axialement extérieure du toarilloB» 1'organe métalliqae annulaire préeité recevant ladite autre lèvre annulaire de l'organe en matière élastomère et la partie parallèle de la plaque métalliqae annulaire précitée se trouvent 20 dans son ouverture, ce qui crée une structure en labyrinthe pour le joint. 11. Joint d'étanchéité suivant n'importe laquelle des revendications 8, 9 8"b 10, caractérisé en ce qu'une face s'étea-dant à partir de la première lèvre annulaire de l'organe en ma- 25 tière élastomère s'incline radialement vers l'extérieur à partir de la périphérie du tourillon. 12. Joiat d'étanchéité suivant n'importe laquelle des revendications précédentes caractérisé en ce que la plaque annulaire métallique précitée est percée d'une série d'ouvertures. 30 13. Joint d'étanchéité pour rendre étanche l'espace entre une cuvette de roulement et un tourillon, sensiblement comme décrit précédemment avec référence au dessin annexé»