Brevet FR2467335A1 — publié le 19810417

La présente invention se rapporte à un joint annulaire étanche à l'huile du type présentant une bague périphérique métallique et, plus particulièrement à un joint d'étanchéité à l'huile comportant, dans sa région périphérique, une bague métallique de renforcement destinée à être ajustée contre un élément fixe tel que le carter d'une machine et, dans sa région interne, une lèvre en caoutchouc permettant d'assurer un contact glissant avec un arbre rotatif. Dans l'art antérieur, des joints étanches à l'huile sont largement utilisés en tant que dispositifs d'étanchement d'un arbre, de manière à prévenir une fuite de l'huile de travail ou de l'huile de lubrification dans la région de l'arbre d'une pompe hydraulique, d'une boite mécanique ou d'un mécanisme analogue. Divers types de joints étanches à l'huile ont été proposes et ils sont: eImLployes en fonction des conditions d'utilisation. Parmi ces joints d'étanchement, un joint étanche à l'huile du type présentant une périphérie métalli- que est utilisé de manière appropriée pour assurer l'étan- chéité à l'huile circulant sous une pression sensiblement élevée, comme cela est le cas pour les machines hydrauli- ques. Ce type de joint étanche à l'huile présente à sa périphérie une bague de renforcement réalisée en métal et destinée à être assujettie à un organe fixe, tel qu'un carter. Etant donné que, généralement, ce carter est constitué d'un métal, un ajustement métallique est réa- lisé entre la bague de renforcement et ledit carter, de manière à présenter une grande solidité et à résister à une forte pression. Cependant, un tel ajustement métallique nécessite que les régions d'asse3iblage des deux organes en métal soient usinées avec precision. Pour cette raison, à. la bague de renforcement est formée à l'aide d'une matrice pour étirage précise et très petite ou bien sa face périphérique est polie. Si la face externe de cette bague de renforcement subit une égratignure axiale ou un endommagement comparable, dû à un frottement ou à un phéno- mène analogue se produisant pendant l'assemblage, une inopportune fuite d'huile peut se produire par une telle égratignure ou détérioration. Pour surmonter cette difficulté, il a été proposé d'appliquer un revêtement de caoutchouc, tel qu'une garniture d'étanchéité, sur la face périphérique de la bague de renforcement. Toutefois, une telle mesure nécessite un plus grand nombre d'opérations et entraine une augmentation des coûts. La bague de renforcement du joint étanche à l'huile à périphérie métallique présente une section sensi- blement en forme de cornière dont l'un des côtés constitue la périphérie dudit joint, tandis que son autre côté forme la région latérale, à la face interne de laquel-. le est fixée une lèvre de caoutchouc. Dans ce type de bague de renforcement, il n'est prévu qu'une zone curviligne entre les deux branches de la section en cornière. En présenced'une telle section, il est nécessaire d'augmenter l'épaisseur de la bague de renforcement, de telle sorte que cette dernière puisse résister à la contrainte qui lui est imposée lorsqu'elle est ajustée contre le carter. Pour améliorer la solidité de cette bague de renforcement, elle peut être rabattue vers l'intérieur à l'une de ses arêtes périphériques. Lorsque, cependant, cette région courbe présente un petit rayon de courbure, il en résulte une augmentation induffisante de la solidité de l'ensemble. Dans le joint étanche à l'huile du type précité, présentant une périphérie métallique, il est égale- ment nécessaire de prévoir une région de contact la plus grande possible entre la bague de renforcement et le carter, afin d'assurer une jonction hermétique entre ces deux élé- ments et d'obtenir une résistance suffisante eempêchant toute fuite d'huile. Pour ces-raisons, le rayon de courbure de la zone curviligne reliant les deux branches de la sec- tion en cornière de la bague de renforcement est choisi généralement de. faible importance. Néanmoins, un petit rayon de courbure de ce type entraîne une concentration des contraintes qui, a son tour, nécessite une plus grande épaisseur de la bague de renforcement. Une augmentation de l'épaisseur de la bague entraîne non seulement des difficultés de fabrication, mais également un accroissement du poids de l'ensemble du. joint. Dans le joint d'étanchéité à l'huile comportant une périphérie métallique, un organe de caoutchouc, formant un seul bloc avec la lèvre de caoutchouc, est fixé par cuisson à l'intégralité de la surface interne de la bague conformée en cornière, de manière à solidariser ladite lèvre et ladite bague métallique. Dans un joint d'étanchéité à l'huile présentant une périphérie en caoutchouc, le caoutchouc constituant la légion périphérique de ce joint occupe environ un tierse de la superficie totale de ce dernier, de sorte qu'une grande quantité de caoutchouc est nécessaire, d'une manière non économique, ce qui engendre des dépenses de matériau, bien que les fuites d'huile dans cette région périphérique posent moins de problèmes. Partant de ces considérations, la présente- invention a donc pour objet un joint d'étanchéité à l'huile du type présentant une périphérie métallique, dans lequel l'épaisseur de la baque. métallique de renforcement est réduite tout en conservant une robustesse suffisante lui permettant de résister aux contraintes auxquelles elle est soumise lors de son assemblage et d'empêcher complète- ment toute fuite d'huile de sa région périphérique. Dans une telle forme de réalisation, le poids du joint étanche est diminué et les coûts de matériau sont réduits. En outre,.la fabrication et le montage du joint sont considérablement facilités. Par conséquent, l'invention vise en priorité à proposer un joint d'étanchéité à l'huile qui, présentant un faible poids et comportant une périphérie métallique, nécessite une moins grande quantité de matière. L'invention vise également à proposer un joint d'étanchéité du type précité, dans lequel la bague de renforcement présente une épaisseur extrêmement réduite, tout en continuant de posséder une solidité mécanique suffisamment élevée, de manière a pouvoir résister aux contraintes qui lui sont imposées lors de son montage. En outre, l'invention a également pour objet un joint du type précité, dont la bague de renforcement peut présenter de grands écarts dimensionnels, et pour lequel une fuite d'huile est évitée même lorsque sa surface péri- phérique est endommagée. Enfin, selon un autre objet de l'invention, la fixation de la lèvre de caoutchouc à la bague métallique de renforcement est améliorée pour réduire la quantité de - caoutchouc utilisée. Le joint d'étanchéité à l'huile selon l'inven- tion est doté d'un organe ou bague métallique de renfor-- cement présentant une section sensiblement en forme de cornière, dont la branche inférieure constitue la région périphérique dudit joint.--Une extrémité de cette branche inférieure est rabattue vers l'intérieur selon un grand rayon de courbure. La-région comprise entre cette branche inférieure et la branche latérale comporte-de préférence un épaulement présentant deux marches et destiné à ac- croitre la résistance à des-contraintes radiales et à répartir les contraintes qui., sans sa présence, seraient concentrées dans la zone curviligne. La branche latérale de la bague de renforcement, constituant la région latérale du joint d'étanchéité à l'huile, est recourbée à son extrémité interne en direc- tion de la chambre à huile et une.lèvre en caoutchouc est serrée contre cette extrémité interne courbée. Une plaque annulaire ou disque de caoutchouc, monobloc avec la lèvre et présentant une bague de caoutchouc élargie à sa périphérie, est solidarisé par cuisson avec les faces externes de la région latérale et de l'épaulement de la bague de renforcenient métallique. Cette bague de caoutchouc élargie est d'un diamètre externe égal ou sensiblement supérieur au diamètre externe de la bague de renforcement. Par conséquent, dans le joint étanche à l'huile selon la présente invention, io la bague métallique de renforcement a une section configurée en cornière et elle est convenablement recourbée en divers endroits, de manière à. présenter une résistance mécanique suffisante tout en présentant une épaisseur réduite. A son tour, cette épaisseur réduite de la bague de renforcement comporte des avantages tels qu'une réduction du poids du joint et une fabrication plus facile de ce dernier. Par ailleurs, l'étanchéité de l'assemblage est accrue du fait de la plus grande élasticité de la bague de renforcement. C'est également pourquoi le joint herméti- que présente une meilleure propension à rester centré et à résister aux vibrations. La région élargie de la bague de caoutchouc entourant la bague de renforcement métallique empêche totalement l'huile de fuir. De plus, la lèvre de caoutchouc qui est fixée à l'extrémité interne de la bague de renforcement peut difficilement glisser à l'écart de cette dernière étant donné qu'elle adhère à son arête. Dans ces conditions, la quantité de caoutchouc utilisée est réduite, rendant ainsi possible une économie de matière et réduisant le poids total du joint. L'invention va à- présent être décrite plus en détail en regard des dessinsannexésà titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est une coupe longitudinale frag- mentaire d'un joint étanche à- l'huile selon la présente invention, comportant une périphérie métallique et illustré à l'état monté entre un carter et un arbre rotatif; et la figure 2 -est une coupe longitudinale fragmentaire d'une bague métallique de renforcement incor- porée dans une-variante de réalisation du joint selon l'invention. En se référant tout-d'abord à la figure 1, un joint 1 selon l'invention, assurant une étanchéité à l'huile et présentant une périphérie métallique, est muni d'une bague métallique de renforcement 2 dont la section est essentiellement conformée en cornière. Cette bague 2 est d'une épaisseur extrêmement faible, correspondant à la moitié ou au tiers de celle d'un joint de type classique. Par exemple, dans un joint devant être utilisé avec un arbre-de mm de diamètre, la bague de renforcement du ioint classique présente une épaisseur d'environ 1 mm, alors que celle de la bague de renforcement du joint selon l'inven- tion est d'environ 0,5 mm. La bague 2 comporte une région périphérique 3 dont la surface 4 est de nature à se contrac- ter en épousant la forme de la face interne 6 de l'enveloppe d'un bottier ou carter 5- Par conséquent, lorsque le joint 1 est assemblé avec le carter 5, la bague de renforcement 2 est fixée à ce dernier. L'extrémité libre 7 de la région périphérique 3 de la bague 2 est recourbée vers l'intérieur dans sa zone contiguë à une chambre à huile O, selon un rayon de courbure suffisamment grand, atteignant de 3 à 5 fois, voire plus, la valeur de l'épaisseur t de la bague de renforcement. Lorsqu'il est nécessaire d'augmenter davantage la résistance de la bague de renforcement 2, son extrémité libre 7 peut être recourbée ou rabattue selon un angle d'environ 1800 ou plus, comme le montre la figure 2, encore que, de manière générale, une courbure s'étendant sur 900 soit suffisante. Dans ce cas également, le rayon de cour- bure R est choisi important. La bague de renforcement 2 est également pour- vue d'une région latérale postérieure 8 qui s'étend en direction d'un arbre rotatif 9, à partir de la région périphérique 3, de manière à formér une région latérale annulaire du même côté que le côté du joint étanche di- rigé vers l'atmosphère A. Un épaulement 10 présentant deux marches et formé entre la région latérale annu- laire 8 et la région périphérique 3, délimite à sa face externe un espace libre 11. Une extrémité interne 12 de la région latérale annulaire 8 de la bague 2 est incur- vée en direction de la chambre 0. Comme l'illustre la figure 2, plusieurs petites nervures 13 sont formées à la face interne de l'extrémité intérieure 12, de manière à renforcer cette dernière. Ces nervures ne sont toutefois pas indispensables. En variante, l'extrémité interne 12 peut présenter un pro- longement s'étendant vers l'intérieur, comme le suggère le pointillé de la figure 1. Une lèvre de caoutchouc 14 et une plaque-annu- -r dksirs=cy_;se_ caoutchouc 1-q. mnnnhlnc avrn laAifp 1. - t - S.- l'enveloppe dudit carter.5, fixant ainsi le joint 1. Simultanément, la région annulaire élargie 16 est comprimée entre ladite face interne 6 du carter 5 et la face externe de l'épaulement 10 de la bague de renforcement 2, de sorte que toute fuite d'huile est totalement évitée, même lorsque la face périphérique 4 a subi une égratignure ou une détérioration analogue. En outre, étant donné que la plus grande partie de la fuite d'huile est stoppée par l'ajuste- ment métallique de la bague 2 et du carter 5, la région annu- laire élargie 16 en caoutchouc peut présenter une largeur sensiblement petite, si bien que la quantité de caoutchouc utilisée est considérablement plus faible que celle d'un joint d'étanchéité présentant une périphérie en caoutchouc. Du fait que la bague de renforcement 2 est déformée en épousant la forme du carter 5, une compression radiale est appliquée sur toute la périphérie de cette bague 2. Cependant, étant donné que l'extrémité libre 7 de la région périphérique 3 de cette bague 2 est incurvée, selon un grand rayon de courbure R, et étant donné que l'extrémité interne 12 de la région latérale annulaire 8 est curviligne, la bague de renforcement 2 manifeste une solidité mécanique suffisante pour résister à une telle compression, bien qu'elle présente une épaisseur t extrêmement faible. Par-ailleurs, la lèvre 14 en caoutchouc est assujettie par cuisson de part et d'autre de l'extrémité interne de la bague de renforcement 2, et le disque de caoutchouc 15, solidaire de ladite lèvre 14, est fixé contre la face externe de la région latérale annulaire 8 et contre la face externe de son épaulement 10; ainsi, il existe une grande région de cuisson entre l'ensemble monobloc de caoutchouc comprenant la lèvre 14 et le disque et la bague de renforcement 2, ce qui assure une grande stabilité dudit ensemble de caoutchouc. 2467335. La fixation de la lèvre 14 peut être davantage - augmentée lorsque plusieurs nervures 13 sont formées sur l'extrémité interne 12 de la bague 2 (Figure 2). Cette lèvre 14 est pressée contre l'arbre rotatif 9 par suite de la force élastique exercée par un ressort 17, force engendrée par la pression de l'huile régnant dans la chambre O et par 1'élasticité de la lèvre 14 ellemême, de façon à assurer un contact par glissement continu et stable avec ledit arbre 9 et à éviter une fuite d'huile dans la région de cet arbre. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au joint d'étanchéité décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. 2467335' REVENDICATIONS 1. Joint annulaire d'étanchéité à l'huile, du type présentant une périphérie métallique, doté, dans sa région périphérique, d'un organe métallique (2) de ren- forcement destiné à être fixé contre un élément (5) fixe et, dans sa région interne, d'une lèvre en caoutchouc (14) permettant un contact glissant avec un-arbre rotatif (9), joint d'étanchéité caractérisé par le fait que ledit organe de renforcement (2) présente une section conformée en cornière et comporte une région périphérique (3) et une région latérale annulaire (8), ladite région périphé- rique (3) comportant une extrémité libre (7) rabattue vers l'intérieur selon un rayon de-courbure d'importance considérable, ladite région latérale annulaire (8) pré- sentant une extrémité interne curviligne (12), et par le fait que ladite lèvre en caoutchouc (14) est solida- risée par cuisson audit organe (2) de manière à serrer ladite extrémité interne (12) de ladite région latérale annulaire (8), cette lèvre (14) étant conformée en une seule pièce-avec une plaque annulaire de caoutchouc (15) qui est fixée par cuisson à la face externe de ladite région latérale annulaire (8) dudit organe de renfor- cement (2). 2. Joint d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la région périphérique (3) et la région latérale annulaire (8) sont raccordées par un épaulement (10) dans la zone duquel l'organe de ren- forcement (2) présente deux marches. 3. Joint d'étanchéité selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'une région annulaire élargie (16) en caoutchouc, formant un seul bloc avec la plaque de caoutchouc (15), est fixée par cuisson contre la face externe de l'épaulement (10) de l'organe de rforcement (2). 4. Joint d'étanchéité selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la région annulaire élargie (16) en caoutchouc présente un diamètre externe égal ou supérieur au diamètre externe de l'organe de renfor- cement (2). 5. Joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé-par le fait que l'extrémité libre (7) de la région périphérique (31 de l'organe de renforcement (2) est rabattue vers l'inté- rieur selon un angle d'au moins 90 . 6. Joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que plusieurs nervures de renforcement (13) sont formées- à l'extrémité interne curviligne (12) de la région latérale annulaire (8) de l'organe de renforcement (2).