Brevet FR2292163A1 — publié le 19760618

La présente invention est relative à un joint d'arbre du type comportant une lèvre d'étanchéité entrant en contact avec l'arbre, et qui s'applique plus particulièrement dans le cas où l'on a affaire à une excentration notable de l'arbre. Ie phénomène d'excentration de l'arbre est du à l'excentricité ou à la non-rotondité de la surface de rotation, de sorte que certaines parties de ladite surface de rotation sont plus éloignées da centre que d'autres parties, ainsi que dans le cas où l'arbre est monté de telle façon que se produise ledit phénomène d'excentration. Dans de telles conditions, la lèvre d'étanchéité qui épouse la surface de l'arbre est contrainte à certains endroits où se manifeste une excentration importante de maintenir le contact en repoussant quelque peu vers l'extérieur le corps de ladite lèvre d'étanchéité. Ceci peut aller jusqu'au point où la lèvre d'étanchéité cesse d'assurer son r8- le d'étanchéité, ce qui se produisait souvent par le passé. Dans certains cas propres à la technique antérieure, le joint d'arbre est pourvu d'éléments métalliques ou élastomères qui viennent porter contre l'arbre afin de limiter toute excentration de ce dernier. On peut utilement se reporter à cet effet aux brevets U.S. nos 2 743 950, 2 482 029, 2 794 662, 2 797 938, 2 823 966 et 2 966 376. Dans tous les brevets en question, un élément de guidage demeure toujour en contact avec l'arbre, mais la présente invention porte sur un joint qui résout le problème susmentionné grace à une structure nouvelle du corps de la lèvre d'étanchéité, seule cette dernière venant normalement porter contre l'arbre. Dans la pratique, il existe des joints du type classique capables de compenser une excentration pouvant aller jusqu'à 0,63 mm. Cependant, la présente invention vise à compenser une exientration de l'arbre de l'ordre de 1,27 mm à 2,54 mm. Ceci constitue un problème totalement différent. Ce qui est valable dans les cas d'une petite excentration ne l'est plus pour une excentration beaucoup plus importante, bien que l'inverse ne soit pas forcément vrai. Dans le brevet U.S. nO 2 743 950 le problème est envisagé de façon totalement différente de la présente invention. Dans ledit brevet se trouve décrit un joint pourvu d'un élément annulaire en acier et d'un manchon (ou bossage) en caoutchouc, de telle façon que la totalité de la lèvre (ou tête) d'étanchéité tourne autour du même centre que celui de l'arbre rotatif, "est-à-dire en d'ares termes qu'il n'existe aucune excen ration entre l'arbre et la tête d'étanchéité. La présente invention porte sur un joint dont le corps de la lèvre d'étanchéité présente une structure entièrement nouvelle, le point de contact de la lèvre étant conçu de manière à établir une parfaite interaction avec l'arbre (à savoir sur la totalité du pourtour de 1'arbre) comparativement aux données de la technique antérieure, de telle façon que le contact avee marbre ne soit jamais rompu, même au cours de l'excentration intérieure la plus forte, et dans lequel un bossage annulaire de renforcement du côté de la lèvre tournée à l'atmosphère coopère avec une partie de fléchissement s'étendant angulairement, ce qui empêche que le joint ne perde le contact au point d'excentration extérieur le plus fort en pré- venant tout aplatissement du point de contact. C3 résultat est dû non seulement au fléchissement du bossage annulaire de renforcement, mais également à l'interaction entre ledit bossage et la partie de fléchissement. Le fait est que dans le brevetU.S. n 2 743 950 susmentionné il n' existait pour le joint d'arbre aucune excentration relative réelle entre la lèvre d'étanchéité et l'arbre. Par contre, dans la présente invention l'axe de lc lèvre d'étanchéité et l'axe de l'arbre rotatif ne sont pas les mêmes, le joint étant conçu de manière à pouvoir répondre ponctuellement aux conditions d'excentration extrême en chaque point se situant sur le pourtour de la lèvre d'étanchéité. 'le degré de fléchissement nécessaire pour répondre à ces conditions d'excentration extrême en un point se situant sur le pourtour de la lèvre d'étanchéité n'a aucun effet sur la zone du pourtour de la levure d'étanchéité qui se trouve simultanément placée dans les conditions d'excentration minimale. Plus précisément, la présente invention fournit un joint d'arbre comportant une enveloppe rigide à laquelle adhère un élément d'étanchéité en élastomère qui est pourvu d'un corps de lèvre présentant l'habituel bord effilé qui, dans la présente invention, a un diamètre suffisamment petit par rapport à l'arbre sur lequel il est fixé pour assurer le contact de la lève, même lorsque l'arbre se trouve dans une position fran cément excentrique.Le corps de lèvre est réuni à l'enveloppe rigide par l'intermédiaire d'une partie de fléchissement de l'élément en élastomère, ladite partie de fléchissement s'étendant de façon tronconique à partir de l'enveloppe jusqu'à proximité du point de fixation de l'enveloppe au corps de la lèvre, étant plus mince que ledit corps et, par suite, tout fléchissement de l'élément en élastomère se produit dans ladite partie de fléchissement plutôt que dans le corps de la lèvre. Entre la lèvre d'étanchéité et la partie de fléchissement, le corps de la lèvre est pourvu d'un bossage ou renflement s'étendant vers l'extérieur de façon parallèle dans son ensemble à la lèvre d'étanchéité, mais qui ne se prolonge pas aussi loin intérieurement dans le sens radial.En cours de fonctionnement normal, lorsque l'arbre tourne de façon réellement circulaire, ledit bossage n'entre jamais en contact avec l'arbre. Toutefois, lorsqu'on a affaire à une excentration importante de l'arbre et lorsque la lèvre d'étanchéité est contrainte de suivre ladite excentration, la partie de fléchissement s'adapte au mouvement d'oscillation de la lèvre, le bossage équilibrant cette action lorsqu'il est amené plus près de l'arbre ou m8me tout contre ce dernier. 'lorsque ledit bossage vient porter contre l'arbre, la lèvre d'étanchéité est touåours apte à assurer l'étanchéité, ladite solidarisation servant à empêcher toute autre action supplémentaire négative au-cours de l'excentration en contraignant tout déplacement radial déterminé par l'arbre en cours de rotation à se produire dans la section de fléchissement, tout en stabilisant et en renforçant la lèvre d'étanchéité. La présente invention sera maintenant décrite de façon plus détaillée en référence au dessin ci-annexé, sur lequel: - la figure 4 est une vue en élévation en bout d'un joint d'arbre conforme aux principes de la présente invention - la figure 2 est une vue en coupe faite par 2-2 d'après la figure 1 et représenta S le joint d'arbre avec sa lèvre en position de repos normale avant son installation sur l'arbre - la figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 2 et représentant non seulement l'installation du joint sur un arbre mais également une position intermédiaire de l'excentra- t on vers l'extérieur de l'arbre, position dans laquelle le bord de la lèvre est forcé d'être repoussé quelque peu contre une section de fléchissement dans laquelle un bossage vient porter contre l'arbre aux fins de stabilisation - la figure 4 est une vue en coupe et à une échelle réduite d'un arbre présentant une excentration - la figure 5 est une vue similaire à celle de la figure 3 mais représentant les conditions maximale et minimale de l'excentration la plus forte de l'arbre. Iae joint d'arbre 10 représenté sur les figures 1 -à 3 comporte une enveloppe rigide 11 et un élément en élastomère 12 adhérant à l'enveloppe 11. L'enveloppe Il et l'élément en élastomère 12 sont susceptibles de se voir conférer diverses formes. L'enveloppe Il représentée sur le dessin est pourvue d'une partie cylindrique 13 destinée à s' engager dans un alésage et d'un rebord s'étendant intérieurement dans le sens radial 14 à l'extrémité intérieure radiale duquel est disposée une partie de fixation s'étendant intérieurement dans le sens axial 15 et à laquelle l'élément en élastomère 12 est amené à adhérer au cours de son moulage par l'intermédiaire d'une partie de fixation 16. L'élément en élastomère 12 comporte un corps de lèvre 20 qui est relié à la partie de fixation 16 au moyen d'une partie de fléchissement tronconique 21. Le corps de lèvre 20 comporte une lèvre 22 qui est moulée de manière à fournir un bord d'étanchéité effilé, étant délimitée entre d3ux surfaces tronconiques 23 et 24. La surface 23 vient porter contre le côté huile du joint, cependant que la surface 24 vient porter contre le côté air du joint.La surface 24 se poursuit vers la partie de fléchissement 21, se caractérisant dans la présente invention par le fait qu'elle comporte un renflement ou bossage annulaire 25 s'étendant intérieurement dans le sens radial à partir de la surface 24, en vue d'assurer une action d'équilibre-ou stabilisation. Be corps de lèvre 20 est pourvu d'un évidement annulaire 26 destiné à recevoir un ressort jarretière 27. En cours de fonctionnement normal, la lèvre d'étanchéité 22 vient porter contre un arbre 30 suivant une petite interaction avec ce dernier, bien que cette interaction soit nettement plus prononcée qu'à l'ordinaire, cependant que le bord de la lèvre d'étanchéité 22 assure une action d'tancht. Ceci va à l'encontre du joint décrit dans le brevet U.S. susmentionné nO 2 743 950, dans lequel l'interaction entre le joint d'étanchéité et l'arbre est réduite au minimum, du fait que sua lèvre d'étanchéité n'atteint pour ainsi dire jamais réellement un état a'excentration, étant donné qu'elle suit l'arbre.Ceci n'est pas vrai en ce QÜi concerne le joint d'étanchéité de la présente invention1 et en conséquence la lèvre d'étanchéité dans la zone d'excentration la plus faible (en d'autres termes dans la zone où il pourrait y avoir un intervalle s'il n'y avait pas une interaction initiale importante) doit eAtre capable de se dilater d'environ 1,27 mm à 2,54 mm afin d' s'adapter à la valeur de l'excentration.La lèvre 22 est susceptible de s'évaser sous la légère pression exercée par le ressort jarretière 27 et soue l'effet de l'interaction avec l'arbre, 1 'aplatissement pouvant se poursuivre quelque peu au cours de l'usure, mais c 'est fondamentalement la lèvre 22 qui assure l'action d'étanchéité. Lorsque 1' arbre 30 présente une excentration maximale, ainsi qu'il est représenté sur les figures 3 et 4 le bord de la lèvre d'étanchéité 22 doit suivre l'arbre 30 et, par suite, l'élément en élastomère 12 doit fléchir lors de la rotation de l'arbre 30.L'excentration de l'arbre peut être due à l'excentricité ainsi qu'il est représenté sur la figure 4 où C1 constitue le centre axial de l'alésage dans lequel tourne l'arbre 30 et 02 le centre axial de l'arbre 30. L'un des côtés R1 de l'arbre 30 est toujours plus proche de C1 que l'autre coté R2 et, lorsque l'arbre 30 tourne, le joint fixe lO doit pouvoir s'adapter par flexion à son excentrabion. Dans les joints de la technique antérieure ceci peut se traduire par de sérieux ennuie du fait que ai l'élément en élastomère 12 est repoussé trop loin, le bord de la lèvre d'étanchéité 22 ne remplit plus effectivement son rôle d'étanchéité la surface 24 ayant tendance à venir porter contre 1' arbre, ce qui a pour conséquence une fuite du joint en R2. Par ailleurs le bord d'étanchéité 22 a également tendance à s'éloigner de l'arbre en R11 laissant subsister un intervalle. Dans la présente invention par contre, la surface 24 ne peut entrer en contact avec l'arbre 30 du fait de la présence du bossage 25, ce dernier agissant en coopération avec la section de fléchissement 21 afin de provoquer la flexion de l'élément en élastomère 12 à l'emplacement de ladite sec- tion de fléchissement 21, ainsi qu'à amener le bossage 25 plus près de l'arbre 30 lorsqu'il se produit une telle flexion. Par suite, le bossage 25 peut venir porter contre l'arbre 30 en R; et, par conséquent, stabiliser le bord de la lèvre d'é étanchéité 22 et empêcher tout déplacement de la lèvre d'étan chéité 22, éliminant de la sorte toute possibilité de fuit ea R2. De mimes le mode d'interaction plus forte entre l'arbre et le joint empêche toute formation d'un intervalle en R1. Il doit être bien entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre purement illustratif et non limitatif et que toutes variantes ou modifications peuvent y être apportées sans sortir pour autant du cadre de la présente invention. REVENDICÂTI ONS 1.- Joint d'arbre caractérisé par le fait qu'il comporte une enveloppe rigide munie d'une partie de fixation, un élément en élastomère muni d'une partie de fixation qui adhère à la partie de fixation précitée de l'enveloppe et qui comporte un corps de lèvre, ledit corps de lèvre étant réuni à ladite partie de fixation de l'élément en élastomère par l'intermédiaire d'une mince section de fléchissement, laquelle est plus mince que le corps de lèvre et qui présente en outre une paroi trontonique relativement courte, ledit corps de lèvre comportant une lèvre d'étanchéité avec un bord et deux surfaces se réunissant à l'emplacement dudit bord, l'une desdites surfaces étant crientée vers le côté air du joint et l'autre surface du côté huile dudit joint, la surface orientée du coté air étant pourvue d'un bossage annulaire s'étendant intérieurement dans le sens radial et qui est espacé axialement par rapport à ladite lèvre d'étanchéité, se terminant par un rayon normalement plus important que celui de ladite lèvre d'étanchéité et n'entrant pas normalement en contact avec l'arbre en cours de fonctionnement, et servant à stabiliser ladite lèvre d'étanchéité dans les conditions d'excentration maximale de l'arbre, ledit bossage faisant partie intégrante dudit corps de lèvre. 2.- Joint d'arbre suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite lèvre est pourvue d'un pourtour intérieur par rapport à l'arbre sur lequel elle doit être utilisée, de manière à assurer une interaction suffisante avec 1'arbre afin d'obtenir un contact adéquat pour une excentration maximale de l arbre intérieurement dans le sens radial. 3.- Joint d'arbre caractérisé par lé fait qu'il comporte une enveloppe rigide munie d'une partie de fixation, un élément en élastomère muni d'une partie de fixation qui adhère à la partie de fixation de ladite enveloppe et qui est pourvu d'un orps de lèvre, ledit corps de lèvre étant réuni à ladite partie de fixation de l'élément en élastomère par l'intermédiaire d'une mince section de fléchissement, laquelle est p us mince que le corps de lèvre précité, présentant une paroi tut ontique relativement courte s'étendant intérieurement dans iè sets radial à partir de ladite partie de fixation, ledit corps de lèvre comprenant une lèvre d'étanchéité av-c un bord et des surfaces convergeant vers ledit bord d'étaLchéité, 1' tine desdites surfaces étant orientée vers le côté air du joint et l'autre surface du côté huile dudit joint, la surface oriente du côté air étant pourvue d'un bossage annulaire s'étendant vers l'intérieur et qui se termine à l'emplacement dgun bord irfr'rieur arrondi s'étendant dans le sens radial et qui est enlacé axialement par rapport à ladite lèvre d'étanchéité, se situant à l'emplacement d'un rayon normalement plus grand que icelui de ladite lèvre d'étanchéité et servant à stabiliser ladite lèvre d'étanchéité dans les conditions d'excentration maximale de l'arbre, ledit bossage faisant partie intégrante dudit corps de lèvre. 4.- Joint d'arbre suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit bord de la lèvre d'étanchéité présente un pourtour sensiblement plus petit que celui de l'arbre avec lequel il est destiné à entrer en contact, de façon qu'un contact adéquat puisse être maintenu dans toutes les positions. 5.- Installation, caractérisée pai te fait qu'elle comporte un organe de machine pourvu d'un alésage, un arbre tournant de façon excentrique dans ledit alésage, ainsi qu'un joint d'arbre qui est fixé audit alésage et qui est concentrique à ce dernier, ledit joint d'arbre comportant une enveloppe rigide qui est munie drune partie de fixation espacée radialement par rapport à l'arbre et un élément en élastomère muni d'une partie de fixation qui adhère à ladite partie de fixation de l'enveloppe et qui est pourvu d'un corps de lèvre, ledit corps de lèvre étant réuni à ladite partie de fixation de l'élément en élastomère par l'intermédiaire d'une mince section de fléchissement, laquelle est plus mince que ledit corps de lèvre, et qui s'étend intérieurement dans le sens radial depuis ladite partie de fixation sous forme d'une paroi tronconique relativement courte qui est assujettie audit corps de lèvre, ledit corps de lèvre comportant une lèvre d'étanchéité avec un bord présentant un pourtour suffisamment petit pour assurer en tous points un contact d'étanchéité avec ledit arbre, ainsi qu'une surface intérieure s'étendant dans le sens radial du côté air du joint avec un bossage annulaire s'étendant vers ledit arbre et qui est ei3cé dans le sens axial par rapport à ladite lèvre d'étan ohei'Jé, étant situé à l'emplacement d'un rayon normalement plus large que celui de ladite lèvre d'étanchéité, de façon qu'il n entre pas normalement en contact avec ledit arbre et qu'il serve à stabiliser ladite lèvre d'étanchéité dans les condi tions d'excentration maximale, ledit bossage faisant partie intégrante dudit corps de lèvre.