Brevet FR2016471A1 — publié le 19700508

La présente invention a pour objet un joint d'étanchéité annulaire perfectionné simplement fendu et qui est particulièrement destiné à assurer l'étanchéité sur un vilebrequin de machine. L'étanchéité des vilebrequins, notamment de moteurs d'automobiles, aux fuites huile, a été longtemps difficile à réaliser, particulièrement à l'arrière, où la présence d'une bride de plus grand diamètre que l'arbre ne permet pas l'utilisation d'un joint normal d'arbre. Alors que dans de nombreuses applications, il est possible de gliss-er facilement un anneau d'étanchéité sur un arbre cylindrique lisse, là où les brides des vilebrequins empochent l'emploi d'anneaux continus de joint tes joints de vilebrequin sont donc constitués jusqu'à présent en deux pièces semi-circulaires distinctes, qui, afin de réaliser une bonne étanchéité, doivent s'adapter parfaitement l'un à l'autre autour de l'arbre ; autrement le joint fuit à ces assemblages ou fentes des deux pièces.Le maintien de l'assemblage des deux pièces assuré par le vilebrequin et un alésage se révèle souvent déficient, car les tolérancesallouées donnent fréquemment des jeux qui sont la cause de fuites. Beaucoup de difficultés rencontrées avec ce genre de joint proviennent de la nécessité d'un renforcement.des livres d'étanchéité par une armature de métal. Si l'on pouvait réaliser un joint complètement en élastomère, permettant un allongement suffisant pour la mise en place et reprenant ensuite ses dimensions initiales, il ne serait plus nécessaire que ce joint soit divisé. Les essais effectués dans ce sens n'ont pas été satisfaisants, car ces Joints ne peuvent reprendre leur forme initiale è la pression qu'ils exercent sur l'arbre est insuffisante. Par ailleurs, les armatures métalliques utilisées -jus-qu1â présent sont trop rigides et ne peuvent être déformées; leur utilisation a donc imposé que les joints soient constitués en deux pièces distinctes Le joint selon l'invention ne comporte qu'un seule fente découpée à travers l'anneau moulé, de manière que les deux bords de la coupure s'adaptent parfaitement Ce joint ne presente qu'une possibilité de fuite, et l'adaptation parfaite des bords de la fente réduit grandement cette possibilité.Cette simplification est réalisable du fait de l'utilisation d'une armature de renforcement métallique en acier à ressort, incluse au moulage du Joint, qui n'est pas une bague continue mais une bande cintrée sensiblement en anneau, sans toutefois que ses extrémités viennent -en contact. En consequence subsiste un court secteur sans métal, ne comportant que l'élastomère ; c'est dans ce secteur que le joint' est fendu après moulage, Cet agencement ménage un emplacement délimité pouvant être coupé-pour constituer la fente, et élimine par ailleurs la nécessité d'utiliser une bague continue métallique d'armature qui devrait être coupee, le renforcement obtenu des lèvres de scellement étant suffisant Cette bande formant ressort rappelle élastiquement de manière continue -les bords de la fente vers leur contact et prévient ainsi un écoulement ente ceux-ci, alors que les tolérances de fabrications conduiraient à cet écoulement avec une armature rigide te nouvel anneau de joint est maintenu en place dans l'alésage de logement.par l'effet de l'élasticité, qui équivaut à un montage à la presse, et cet anneau exerce une pression d'étanchéité autour du joint. Enfin, et ce qui est le plus important, l'anneau d'étanchéité peut être ouvert suffisamment pour être mis en place, tout en reprenant intégralement ensuite sa forme initiale. Cet anneau simplement fendu évite la plupart des difficultés que l'on rencontre avec les anneaux en deux pièces ; celles- ci nécessitent des moules de haute précision pour réaliser un anneau parfaitement étanche aux extrémités, et l'habileté indispensable- de main-d'oeuvre spécialisée n'est pas toujours obtenue.Même en cette occurrence, il suffit d'une bavure, de l'usure ou autre- défaut du moule; pour que la précision du moule soit inopérante et que des fuites puissent se produire. Les joints en deux pièces les mieux vérifiés et techniquement parfaits ne peuvent souvent donner entière satisfaction du fait des tolérances même très réduites des éléments adaptés. te Joint de l'invention remédie d tous ces inconvénients, étant moulé et mis en place d'une seule pièce, monté est maintenu du fait de son élasticité, tout en étant adapte à l'alésage de logement. D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation préféré, et des dessins annexés, sur lesquels : la figure b est une vue en perspective d'un joint d'étanchéité selon l'invention, la figure 2 est une vue analogue de ce même joint dont les extrémités sont écartées pour montrer la fente, et sa flexibilité permettant de l'introduire auprès ou entre des brides de diamètre supérieur à son diamètre intérieur ; la figure 3 est une coupe transversale à échelle agrandie, selon la ligne 3-3 de la figure 2 la figure 4 est une vue en plan d'une partie du joint comportant une fente inclinée ; la figure 5 est une vue en élévation selon la ligne 5-5 de la figure 4 ; et la figure 6 est une coupe longitudinale d'un montage de joint à l'arrière d'un vilebrequin. Le joint d'étanchéité 10 selon l'invention est annulaire et comporte une fente unique 11 dont l'étanchéité est assurée par butée des extrémités 12 et 13. Ce joint est réalisé par moulage d'un organe 15 en élastomère sur une pièce métallique 14 d'armature, à laquelle il adhère, puis par découpage d'une fente 11 à l'aide d'une lame ou tout autre opération convenable. L'armature métallique 14 est une bande de métal pour ressort, préférablement de section transversale plate, et qui est 'pr'éa'ltblement-mise en forme de cercle, à ltexception d'un court intervalle séparant les extrémités 16, 17 (figure 5) : cet intervalle est par exemple d'environ 0,75 mm, pour un Joint de 50 à 76 mm de diamètre. Ainsi, lorsque cette armature-ressort 14 est placée dans le moule, ses extrémités 16, 17 ne sont pas directement en contact, pour des raisons exposées dans la suite ; armature 14 constitue un anneau à cela près. Son épaisseur peut être de 0,75 mm et sa largeur de 7,5 mm, par exemple. L'élément 15 en élastomère est moulé de préférence suivant la section transyersale représentée sur la figure 3, et comporte une lèvre 20 formée par l'intersection de deux surfaces coniques 21 et 22 et qui possède une certaine flexibilité donnée par une gorge 23 du corps principal 24. Le ressort 14 est voisin de la lèvre 20 et contribue à la maintenir constamment en position d'étanchéité. Le corps 24 comporte de préférence deux brides 25 et 26 d'extrémités à surfaces cylindriques extérieures 27 et 28 venant en contact serré avec un alésage dans lequel le joint 10 est maintenu sans pouvoir tourner. Une gorge 30 est dd- limitée entre les brides 25 et 26 et peut comporter une nervure ou cordon circulaire 31 destiné à renforcer et rigidifier le corps et à assurer un contact serré et sûr avec une nervure circulaire associée de l'alésage.La surface extérieure 32 du ressort 14 est recouverte par le corps 24 qui lui est collé; en même temps que surla tranche 33 et une partie- de la surface 34 par la partie conique 35, qui est le prolongement de la partie conique 21 de la lèvre 20. L'élastomère comble l'intervalle des extrémités 16 et 17, et lorsque la fente 11 est découpée, délimite- deùx: bords 36 et 37 d1élastomère exactement adaptés l'un a l'autre. La fente 11, réalisée après le moulage peut être-sensi-blement radiale, mais est de préférence inclinée d'environ 100, entre 7 et 130 sur le plan radial, tout en étant perpendiculaire au joint. Cette inclinaison est avantageuse parce qu'elle confère une capacité de retenue hydrostatique qui réduit la tendance à l'écoulement de l'huile pouvant s'introduire-dans la fente ; cette huile sera refoulée vers le réservoir d'huile. -La pente de la coupure est de préférence en sens opposé à celui de la rotation du vilebrequin ou arbre. La surface intérieure de la partie conique 21 comporte de préférence une série darbtes 38 inclinées, ou en forme d'hélice, partant du bord intérieur 39 de ia lèvre 20, le reste de la surface de la partie 21 étant sensiblement lisse. Le joint peut évidemment ne pas comporter ces arêtes 38 ou comporter des arêtes croisées. Comme on le voit sur la coupe transversale, la lèvre 20 est en saillie sur le corps principal 24 et réalise le contact étanche sur l'arbre ; un joint peut par exemple comporter 100 de ces stries 38 inclinées à 20 , au pas approximatif de 0,6 mm elles peuvent avoir une largeur de 0,25 mm et une hauteur de 0,125 mm, approximativement. Le joint 10 est donc moulé en un seul bloc au lieu de deux coquilles et ne comporte qu'une fente 11 ; il ne présente donc qu'un point de fuites possibles au lieu de deux, ce qui réduit de moitié cette possibilité. La fente 11 étant découpée après moulage, les extrémités 12 et 13 sont parfaitement adaptées, la probabilité de fuite est encore réduite et même sensiblement éliminée, du fait de la pression élastique exercée par l'armature de ressort 15. Au montage, le joint 10 est glissé en place sur l'arbre, après avoir été écarté, et est abandonné sur sa position correcte, pour reprendre sa forme annulaire initiale sous l'action du ressort inclus. La figure 6 représente un assemblage où il est adapté. Ce joint 10 est essentiellement destiné aux vilebrequins tels que 40, dans les véhicules automobiles ou des moteurs marins ou fixes, et particulièrement en arrière d'une bride 41, de plus grand diamètre que l'arbre 40, comprise entre le palier arrière principal 42 ; Ce joint 10 remplace un Joint normal d'arbre. On voit qu'une bride 43 de fixation à boulons, ou un jeu d'oreilles, éloigné de la bride 41,empêche également une mise en place d'un anneau continu à partir de cette extrémité. Le bloc 44 du moteur comporte une nervure 45 comblant une partie de la gorge 30, alors que pour le reste une paroi 46 de carter d'huile est surmontée d'un chapeau 47 associé à la gorge 30 et maintenant le bourrelet 31 pour y assurer une étanchéité serrée ; le contact d'un bourrelet 31 sur toute la circonférence du joint 10 facilite la prévention de fuites et l'étanchéité sur l'arbre 40. De nombreuses modifications et variantes du dispositif tel que décrit ci-dessus peuvent apparaetre à l'homme de l'art sans pour cela sortir du cadre de l'invention, de dispositif ntétant aucunement limitatif de celle-ci. REVENDICATIONS 1 - Joint d'étanchéité radiale adaptable notamment à un vilebrequin, arbre ou organe analogue, pour assurer chéité entre une partie alésée et une partie cylindrique dudit organe comportant une bride qui empeAehe l'insertion d'un anneau continu, ce joint étant caractérisé en ce qutil comporte - une armature métallique élastique en bande d'acier à ressort conformée en cercle à l'exception d'un court intervalle ménagé entre les extrémités de bande, et - un élément en élastomère moulé et adhérent sur cette armature métallique tout en comblant ledit intervalle et qui est fendu selon celui-ci, de manière que le joint puisse être ouvert élastiquement pour être mis en place, ladite armature ressort assurant le retour à la forme initiale après mise en place et cet élément élastomère ayant une lèvre pour assurer l'étanchéité sur la part$id'organe en rotation et une partie extérieure sensiblement cylindrique pour assurer l'étanchéité en position de fixation dans la partie alésée; 2 - Joint selon la revendioation 1, dans lequel ladite fenté est inclinée en sens opposé R la rotation de l'arbre ou organe. 3 - Joint selon la revendication 2 dans lequel l'angle d'inclinaison est compris entre 7 et 130. 4 - Joint selon l'une des revendications précédentes dans lequel ladite livre est constituée par l'intersection de deux surfaces coniques dont l'une est la face mouillée de cette lèvre et l'autre la surface à l'air, cette dernière comportant des nervures en hélices inclinées dans le sens de rotation de l'arbre. 5 - Joint selon l'une des revendications précédentes dans lequel ladite armature est à section plate. 6 - Joint selon l'une des revendications précédentes dans lequel ladite partie extérieure sensiblement cylindrique comporte une gorge délimitée par deux brides radiales et ayant un bourrelet ou nervure compris sur la surface sensiblement cylindrique entre les brides, et dont le diamètre est sensiblement plus grand que celui de la partie de l'alésage venant à son contact dans un dispositif d'utilisation. 7 - Dispositif utilisant le joint selon l'une des revendications précédentes dans lequel ledit alésage entourant ladite partie cylindrique est ménagé dans plusieurs éléments. 8 - Dispositif selon la revendication 7 dans lequel ledit alésage comporte une nervure étroite en saillie radiale vers ladite partie d'arbre et venant au contact d'un cordon associé qui est en saillie dans une gorge ménagée dans ladite partie extérieure sensiblement cylindrique du joint. 9 - Procédé de réalisation du joint annulaire d'étanchéité des revendications précédentes, suivant lequel - on conforme la bande d'acier à ressort en forme de cercle de manière qu'elle la conserve et la reprenne après une flexion, les extrémités de cette bande étant voisines pour ménager entre elles ledit court intervalle, - on moule et lie un anneau d'élastomère autour de ladite bande conformée, ledit intervalle étant comblé par l'élastomère et, - on découpe la fente unique dans l'élastomère à travers ledit intervalle.