Brevet FR2412014A1 — publié le 19790713

La présente invention se rapporte d'une manière générale aux joints d'arbre hermétiques et concerne plus par-ticulièrement les joints de ce genre utilisés dans les systèmes de suspension de certains véhicules. Les véhicules à chenilles comprennent généralement un châssis principal flanqué de deux bâtis supportant les galets des chenilles, bâtis qui sont reliés à pivotement au châssis principal par un arbre. Dans ces véhicules, les bâtis des chenilles exercent de fortes charges sur cet arbre et dans les systèmes antd- rieurs, dans lesquels l'arbre est fixé au châssis principal par des boulons, ces charges ont pour résultat de casser les vis au cours de la période normale d'utilisation du véhicule Pour remedier à cet inconvénient, il a été proposé de prévoir dans le châssis principal du véhicule des ouvertures traversant celui-ci pour recevoir l'arbre qui supporte les bâtis des chenilles, cet arbre pouvant tourner autour et glisser le long de son axe longitudinal.Dans un tel mode de construction, on prévoit une lubrification en divers points afin d'éviter un grippage de l'arbre. De plus, pour éviter les fuites de lubrifiant, en meme temps que I'entrée de matières abrasives dans l'interface entre l'arbre et le chassis, on a utilise des joints. Toutefois, etant donné les fortes charges qui s'exercent sur l'arbre dans ces véhicules, celui-ci peut fléehir considérablement et, ainsi, les joints proposés étaient entièrement élastiques et élastomériques afin d'assurer que le contact hermétique entre eux et l'arbre était maintenu meme dans le cas d'une forte flexion de ce dernier. De plus, les joints élastomériques élastiques utilisés se présentaient sous la forme de bagues avec pour conséquence que quand il fallait remplacer le joint, on était obligé d'enlever l'arbre du châssis principal et/ou des bâtis des chenilles pour permettre d'enfiler la nouvelle bague d'étanchéité sur l'arbre. ta présente invention se propose de remédier aux inconvénients ci-dessus. Selon la présente invention,un joint hermétique comprend un arbre, un élément perce d'une ouverture pour recevoir à glissement et à rotation ledit arbre et une boîte à joints entourant ce dernier. Des éléments d'étanehéité sont disposés dans la boîte et un serre-joint est placé autour de l'arbre et est fixé de façon amovible à ladite boite afin de comprimer les éléments d'étanehéité pour qu'ils s'appliquent hermétiquement contre l'arbre et contre la boîte. Un joint élastomérique élastique relie la bolte à joints et l'élément et s'applique her métiquement contre les deux.Les éléments d'étanchéité sont maintenus en contact hermétique avec l'arbre, mime dans le cas d'une grande flexion de celui-ci du fait que la boite à joints peut accompagner l'arbre dans ses mouvements de flexion, à l'encontre de ltélastieité du joint élastomérique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, nullement limita tif, en référence au dessin annexé, dans lequel - la figure 1 est une vue en perspective du châssis principal d'un véhicule qui peut être pourvu d'un joint hermétique conforme à l'invention - la figure 2 est une vue en coupe à travers une partie du châssis principal d'un véhicule, d'un bâti de chenille adjacent et d'un joint hermétique; - la figure 3 est une vue partielle, en coupe, à plus grande échelle du joint ; et, - la figure 4 est une vue éclatée des éléments d'étanehéité utilisés dans ce joint. En se référant au dessin, on voit un joint hermétique conforme à l'invention qui est adapté à être utilisé sur certains véhicules et qui, à cette fin, sera décrit dans le contexte d'un tel véhicule. Toutefois, il est à remarquer que l'utilisation de ce joint n'est pas limitée à cette application particulière mais qu'il peut, tout au contraire, être utilisé dans de nombreux autres domaines nécessitant un joint d'arbre efficace, en particulier, dans les cas où cet arbre est soumis à des forces qui produisent une flexion importante de celui-ci. En se référant à la figure 1, on voit le châssis principal d'un véhicule à chenilles qui comprend des éléments latéraux 10 et 12 interconnectés à l'avant par une traverse 16 et entre leurs extrémités par une selle 18 qui sert au montage du mécanisme de palonnier usuel du véhicule. L'arrière des éléments 10 et 12 du châssis est interconnecté par l'enveloppe 20 renfermant le mécanisme de transmission. Immédiatement sous l'enveloppe 20, chacun des éléments 10 et 12 du châssis est percé d'une ouverture 22 (dont une seule est visible), les deux ouvertures 22 étant alignées pour recevoir à glissement et à rotation un arbre 24 qui a été esquissé en tirets sur la figure 1. La figure 2 représente plus en détail la relation entre les composants comprenant l'arbre 24 et l'élément de châssis 12. Il est bien évident que la relation entre l'arbre 24 et ltélément de châssis 10 est l'image spéculaire de la relation représentée sur la figure 2. Un coussinet 26 est emmanché à force dans l'ouverture 22 et l'arbre 24 s'étend dans ce coussinet 26. Un petit intervalle annulaire est ménagé entre le coussinet 26 et l'arbre 24, bien qu'il n'ait pas été représenté sur le dessin, afin de permettre les mouvements relatifs de rotation et de glissement de ce dernier dans ltélément de châssis 12, sans gripper et sans être rayé. Un bâti de chenille 28 est monté près du châssis latéral 12 et comporte deux barres longitudinales 30 qui supportent un certain nombre de galets 32 qui, de leur côté, servent à guider une chenille 34. Le bâti 28 présente un passage 36 s'étendant d'un côté à l'autre, des coussinets 38 et 40 étant disposés aux extra- mités opposées du passage 36 pour recevoir l'extremite de l'arbre 24. De petits intervalles annulaires sont, ici aussi ménagés à l'interface entre les coussinets 38 et 40 et l'arbre 24. Un chapeau 42 est fixé à l'extrémité de l'arbre 24, d'une manière appropriée quelconque, et un couvercle 44 est relié au bâti 28 par des moyens appropriés pour protéger le chapeau 42. Bien que ceci ne soit pas représenté sur le dessin, les éléments 42 et 44 sont légèrement espacés afin de permettre un léger mouvement relatif entre eux. Un manchon 46 est emmanché à force dans ltextrémité du passage 36 du bâti de chenille 28 et son extrémité située à l'opposé du chapeau 42 s'applique contre un palier de butée 48, ayant la forme d'une plaque, qui est fixé à l'élé- ment de châssis 12. Un joint 50 assure l'étanchéité entre le manchon 42 et le palier de butée 48. La face intérieure de ltélément de châssis 12 supporte un joint qui s'applique hermétiquement contre l'arbre 24 afin de retenir le lubrifiant à l'interface du coussinet 22 de l'arbre 24 et pour empêcher les salétés de s1 infiltrer dans cette interface. La figure 3 représente ce joint partiellement et en coupe. Toutefois, il est bien évident que les composants du joint ont la forme annulaire qu'on voit sur la figure 4. Le joint comprend une boîte 60 en forme de godet percée d'une ouverture centrale 62 dans laquelle l'arbre 24 stétend. La boite 60 présente intérieurement une cavité annulaire 64 qui s'ouvre à l'opposé de l'élément de châssis 12, c'est faire, en direction de la ligne médiane du véhicule. Dans la cavité 64 sont enfi. lées un certain nombre de bagues d'étanchéité 66 en forme de chevron. Comme on le voit sur la figure 4, les bagues d'étanchéité 66 sont fendues en 68 et on remarque que les fentes 68 sont décalées circonferentiellement. La cavité 64 est fermée par un serre-joint annulaire 70 percé d'une ouverture centrale 72 dans laquelle l'arbre 24 s'étend. Le serre-joint 70 est fixé de façon amovible à la boîte 60 par une série de vis 74 (dont une seule est visible) et quand il est en place, il sert à comprimer les bagues d'étanchéité 66 de façon à les solliciter à s'appliquer hermétiquement contre l'arbre 24 et contre l'inté- rieur de la boîte 60. Le degré de compression des bagues d'étanchéité peut etre réglé en interposant une ou plusieurs cales 76 entre le serre-joint 70 et la boîte 60. Le serre-joint 70 présente une lèvre annulaire 78 qui est orientée axialement de façon à glisser contre la surface intérieure de la cavité 64. Une bague d'étanchéité élastique, annulaire et élastomérique 80 comporte une-surface radialement intérieure 82 qui s'applique hermétiquement contre la surface radialement extérieure de la boîte à joint 60 et peut être fixée à cette dernière par un adhésif approprié. ta surface radialement extérieure de la bague d'étanchéité 80 est fixée à une bague de support 84 qui, de son côté, est fixée d'une manière appropriée quelconque à l'élément de châssis 12, autour de arbre 24 et dans une cavité 86 de la face intérieure de l'élément de châssis 12. Le mode de construction précédent a pour conséquence de ménager un espace 90 pour un lubrifiant près du coussinet 26. Cet espace 90 est fermé par la bague 80, les bagues d'étanchéité 66 et la boite 60, ce qui empêche le lubrifiant de s'échapper et en morne temps interdit I'entrée des matières étrangères. Du fait que l'arbre 24, quand il est soumis à de fortes charges, peut fléchir considérablement, la bague d'étanchéité 80 a été choisie relativement épaisse, comme représenté, et supporte la boite à joints 60 de telle manière que cette dernière peut accompagner les grands mouvements de flexion de l'arbre. Ce fait permet de maintenir une étanchéité à l'interface de l'arbre 24 et des bagues 66 en dépit du fait que les bagues 66 ne répondent pas rapidement aux variations des positions relatives des éléments du joint d'étanchéité et malgré qu'ils puissent s'user rapidement quand ils sont soumis à des mouvements de flexion. Pour s'assurer que la position relative des composants ne change pas au point que la boîte 60 ne puisse pas répondre aux mouvements relatifs et qu'elle ne puisse continuer à s'appliquer hermétiquement contre l'arbre 24, l'ouverture centrale 62 de la boîte à joint 60 est usinée un peu plus grande que le diamètre de l'arbre 24. Ainsi, un petit intervalle annulaire subsiste et, dans un mode de réalisation, cet intervalle est de l'ordre de 0,5 mm. En conséquence, la boîte à joints ne frotte pas contre l'arbre 24 mais, en même temps, peut venir en contact avec celui-ci quand il subit de grandes flexions, afin de faire en sorte que la boîte 60 et les bagues d'étanchéité 66 qu'il contient puissent fléchir avec l'arbre, à l'encontre de ltélasticité du joint 80.La dimension ci-dessus a été adoptée parce qu'elle est suffisamment petite pour que les bagues 66 puissent répondre à des flexions du même ordre que l'intervalle. Un certain nombre d'avantages découlent du mode de construction ci-dessus. Le premier est qu'il permet d'utiliser un joint du type "presse-étoupe" au lieu de joints élastomériques élastiques. De tels joints présentent des propriétés d'étanchéité supérieures à celles des joints élastomériques élastiques, mais ils n'ont souvent pas été utilisés à cause de leur médiocre réponse aux mouvements relatifs entre les composants devant être étanchés et à cause d'une usure excessive en cas de flexion. Le mode de construction préconisé par l'invention présente les avantages des excellentes propriétés d'étanchéité des presse -étoupe , tout en évitant leurs inconvénients grâce à la structure décrite ci-dessus. Un autre avantage est qu'il permet de remplacer le joint sans démonter l'arbre 24 du véhicule. Plus précisément, du fait qu'il s'agit d'un joint du type presse-étoupe, celui-ci est comprimé par le serre-joint 70, on évite que les lubrifiants cheminent le long de l'interface des diverses bagues et qu'ils traversent les fentes 68, et ce d'autant plus, que ces fentes 68 sont décalées, comme il a été décrit. En outre, pour changer le joint de l'arbre 24, il suffit d'enlever les vis 74 et de faire glisser le serre-joint 70 axialement le long de l'arbre 24 jusw qu'a ce quton puisse enlever les bagues d'étanchéité 66. De nouvelles bagues d'étanchéité, fendues, peuvent ensuite être montées sur l'arbre 24 et dans la cavité 64 de la boîte 60 avant de refixer le serre-joint 70. Enfin, ce mode de construction permet d'utiliser des cales 76 grâce auxquelles la pression d'étanchéité peut être reglée suivant le besoin. REVENDICATIONS 1. Joint hermétique, caractérisé en ce qu'il comprend : un arbre ; un élément percé d'une ouverture et recevant l'arbre à glissement et à rotation une boîte à joint entourant l'arbre ; une garniture d'étanchéité dans la boîte ; un serre-joint enfilé sur l'arbre et fixé de façon amovible à la boîte, et qui comprime la garniture afin de l'obliger de s'appliquer hermétiquement contre le joint et contre la boîte ; et un joint élastomérique élastique reliant la boîte à joint et l'élément, et s'appliquant hermétiquement contre ceux-ci ce qui fait que l'arbre peut fléchir considérablement sans affecter pour autant l'étanchéité du joint. 2. Joint hermétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le serre-joint est percé d'une ouverture dans laquelle l'arbre s'étend, le diamètre de l'ouverture étant légèrement supérieur à celui de l'arbre afin de limiter les mouvements non-axiaux et non-rotatifs entre la garniture et l'arbre. 3. Joint hermétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la garniture comprend un empilement de bagues d'étanchéité fendues entourant l'arbre, les fentes des bagues étant décalées, ce qui fait que la garniture peut etre changée sans démonter l'arbre dudit élément. 4. Joint hermétique selon la revendication 1, caracterise en ce que lesdits éléments constituent le châssis principal d'un véhicule, et en ce qu'un bâti de chenille est monté à pivotement sur ledit arbre. 5. Joint hermétique, caractérisé en ce qu'il comprend : un arbre ; un élément percé d'une ouverture ; un coussinet dans cette ouverture, l'arbre s'eten- dant dans le coussinet ; une boîte à garniture en forme de godet percée d'une ouverture centrale recevant l'arbrepabolteétant disposée d'un côté de l'élément et ayant une cavité tournée à l'oppose de ce dernier ; un joint annulaire élastoméri que élastique fixé hermétiquement à la boîte et a' à l'élément, autour des ouvertures ; un certain nombre de bagues d'étanchéité fendues dans la cavité de la boîte, les fentes des bagues étant décalées ; et, un serre-joint percé d'une ouverture centrale qui reçoit l'arbre et qui est fixé de façon amovible à la bolte, à l'opposé de ltélément afin de fermer la cavité et pour contribuer à comprimer la garniture afin qu'elle s'applique hermétiquement contre l'arbre, l'ouverture centrale de la garniture n'étant que légèrement plus grande que l'ouverture centrale de la boîte et que l'arbre.