Brevet FR2488969A1 — publié le 19820226

La présente invention concerne une garniture d'étanchéité en cartouche, se composant d'une bague extérieure et d'une bague intérieure en t3le, avec un profilé oblique, qui entourent un espace vide annulaire à section droite sensiblement rectangulaire, la bague intérieure comportant un élément d'étanchéité annulaire qui pénètre dans l'espace vide et qui s'appuie élastiquement par une lèvre d'étanchéité contre la bague extérieure. Les garnitures en cartouche de ce type servent de préférence à rendre étanche l'essieu d'un véhicule automobile par rapport au moyeu deroue. La bague intérieure d'une telle garniture est fixe, alors que la bague extérieure tourne, Les contraintes auxquelles est soumise une telle garniture se composent, en plus des contraintes mécaniques importantes éventuelles pendant le mon- tage, d'une sollicitation permanente par des matières et liquides abrasifs pendant le fonctionnement. Des vitesses de rotation rela- tivement basses de 1000 tr/min au maximum alternent couramment avec des temps d'arrêt prolongés pendant lesquels les saletés introduites peuvent s'incruster. La garniture en cartouche mentionnée au début est connue à partir du brevet européen 5707. L'étanchéité est fournie par un anneau à lèvre élastique dans le sens radial et relié à la bague intérieure, lequel anneau s'applique élastiquement au pourtour intérieur de la bague extérieure. Le profil de l'anneau à lèvre et l'association à là bague doivent correspondre aux données qui condi- tionnent une bonne étanchéité au montage des bagues d'étanchéité d'arbre habituelles. De telles conditions de haute précision dans le domaine de l'étanchéité des moyeux de roue de véhicules auto- mobiles ne sont toutefois que rarement assurées. Des fuites peuvent se produire par exemple quand, par suite d'un jeu de portée trop grand ou par suite d'un gauchissement de l'axe, la bague intérieure est excentrée par rapport à la bague extérieure ou quand elle est coincée. Le but de l'invention est donc de-développer une garniture d'étanchéité en cartouche, qui puisse être montée et démontée dans son ensemble et qui assure une bonne étanchéité, même dans des conditions difficiles. La garniture proposée doit fournir une bonne étanchéité de la portée de roue d'un véhicule automobile, notamment en cas de décentrage ou de coincement de la bague intérieure par rap- port à la bague extérieure. Le moyen d'atteindre ce but selon l'invention, dans une garniture en cartouche du type indiqué au début, consiste en ce que la bague extérieure comporte un profil sensiblement en forme de U qui est ouvert du côté de l'air et dont la branche intérieure dé- passe obliquement dans l'espace vide annulaire, en ce que la bague intérieure comporte un profil sensiblement en forme de U qui est ouvert vers l'extérieur et qui entoure la bague extérieure dans le sens axial, l'élément d'étanchéité se composant de deux anneaux d'étanchéité dont les lèvres reposent avec précontrainte élastique de part et d'autre de la branche intérieure de la bague extérieure. La branche intérieure de la bague extérieure forme avec l'axe de rotationun angle de 20 à 40 , de préférence de 25 à 300. D'un coincement relatif ou d'un décentrage de la bague exté- rieure par rapport à la bague intérieure, il ne peut donc résulter aucune modification essentielle des conditions dans le domaine des lèvres d'étanchéité. On admet que notamment à cet endroit les résul- tats d'étanchéité remarquables de la garniture proposée sont appli- cables dans les conditions de fonctionnement les plus dures. La garniture proposée peut être fabriquée de façon trèssimple quand les trois branches du profil en U de la bague inté- rieure sont formées de trois parties annulaires qui sont reliées ensemble de façon étanche aux fluides au niveau de la périphérie intérieure. Les trois pièces annulaires peuvent être reliées ensemble de façon amovible, ce qui permet un échange séparé de chaque pièce de la garniture après avarie ou usure. Une réalisation appropriée permet en outre l'introduction de graisse dans la zone entre les deux anneaux d'étanchéité et son renouvellement régulier. Une liai- son amovible de ce type peut être réalisée techniquement par un ajustage serré au niveau des surfaces associées reposant l'une sur l'autre dans le sens radial. En ce qui concerne la durée de vie extraordinairement longue de la garniture proposée, qui est au moins égale à celle des roulements à rouleaux étanches, il suffit en général d'une liaison fixe de toutes les pièces annulaires. Une telle liaison fixe peut être également réalisée par une réalisation appropriée des surfaces ajustées reposant les unes sur les autres. Mais il est aussi possible de coller, de souder ou de river ensemble les différentes pièces. L'élément d'étanchéité présente de préférence une lèvre à poussière supplémentaire qui repose sur le cêté intérieur de la branche extérieure de la bague extérieure. La lèvre à pous- sière empêche correctement la pénétration des salissures grossières dans l'espace intérieur du profil de la bague extérieure. Le profil arrondi de la lèvre à poussière au niveau de la zone de contact avec la bague extérieure favorise l'expulsion de la poussière déjà intro- duite. La longueur libre du profil de l'anneau d'étanchéité pénétrant dans l'espace vide annulaire est déterminée de façon que les lèvres d'étanchéité de part et d'autre reposent au niveau d'un mame diamètre nominal sur la branche intérieure de la bague exté- rieure. Les anneaux d'étanchéité sont placés sur la branche inté- rieure et sur la branchetournée vers l'air extérieur, de l'anneau intérieur, et, à l'état monté, leur profil prend une position à peu près perpendiculaire à cette branche. Au montage, il se produit une courbure élastique qui peut varier en grandeur en fonction de la disposition relative de la bague extérieure et de la bague intérieure. Comme la bague intérieure entoure la bague extérieure dans le sens axial en forme de U. on ne peut toutefois pas atteindre un ordre de grandeur qui ferait craindre une détérioration des résultats d'étan- chéité. La garniture proposée est largement insensible à un décalage radial ou à un coincement. On obtient une sécurité supplémentaire si la bague intérieure et/ou la bague extérieure sont reliées par une couche intermédiaire élastique à la pièce de machine réceptrice, par exemple l'arbre et/ou le moyeu. Grâce à cette couche intermé- diaire élastique, dont l'épaisseur doit être suffisamment grande, on obtient,. notamment en cas de vibrations, un réglage automatique, de sorte que, peu après le début du fonctionnement, la bague exté- rieure et la bague intérieure prennent une position mutuelle opti- male. L'association bilatérale des deux anneaux d'étanchéité parti- cipe essentiellement à cet effet, car les forces opposées qui en résultent ne peuvent être compensées parfaitement que par cette asso- ciation bilatérale optimale. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se reportant au dessin unique annexé qui représente, en coupe partielle et en perspective, un exemple de réalisation de la garniture en cartouche proposée. La garniture se compose de la bague extérieure 1 dont le profil en forme de U. ouvert du côté de l'air, comporte une branche intérieure qui forme un angle de 300 avec l'axe de ro- tation. La bague intérieure est en trois pièces et elle se compose d'un disque de cartouche 2 tourné vers le milieu à étancher, de l'armature 3 et du disque 4 de protection contre les salissures. Les trois pièces annulaires sont reliées l'une à l'autre de façon fixe par un ajustement -serré. Elles sont fabriquées dans des phases de travail séparées et indépendamment les unes des autres. Le disque 2, qui est relié de façon fixe à l'arma- ture 3,présente un diamètre intérieur qui permet un déplacement libre sur l'arbre à étancher. L'étanchéité proprement dite dans ce domaine par rapport au milieu à étancher est produite par une couche de caoutchouc 8 qui est vulcanisée sur l'armature et qui repose par - ajustement serré sur l'arbre à étancher. La couche de caoutchouc 8 peut comporter du côté intérieur des nervures ou des évidements périphériques, placés l'un derrière l'autre dans le sens axial, ce qui améliore les résultats statiques d'étanchéité ainsi que le réglage automatique de la bague intérieure par rapport à la bague extérieure. L'armature et le disque de protection sont munis d'anneaux d'étanchéité 5 et 9 qui reposent élastiquement par une lèvre d'étanchéité 10 et 11 sur la branche oblique intérieure de la bague extérieure. Les lèvres 10 et Il placées de part et d'autre présentent à l'état monté le meme diamètre nominal. Des décalages en diamètre des lèvres d'étanchéité appuyées sont pratiquement possibles sur toute la longueur de la branche oblique, sans que cela affecte la fonction d'étanchéité de ces lèvres élastiques. La bague extérieure 1 et l'armature 3 sont bloquées parajustement serré dans le moyeu ou sur l'axe et elles sont rendues étanches. La solidité de l'ajustage serré provient directement de la détermination mutuelle de d ia mètr e s et il n'y a aucune difficulté pour l'homme de l'art pour donner à la liaison obtenue par ajustement serré une résistance ayant une valeur définie et éventuellement différente. Dans la garniture proposée, le disque 2, l'armature 3 et le disque de protection 4 sont reliés par un ajus- tement serré à haute résistance. L'ajustement entre la bague exté- rieure 1 et l'emplacement de réception a une solidité réduite et l'ajustement entre l'armature 3 et l'axe a une résistance encore réduite. Ces dernières liaisons ont de préférence une résistance réduite par paliers. La garniture proposée peut donc être montée et démontée sans être désassemblée. Après démontage dans le moyeu de la roue, la garniture peut être placée sur l'axe ou enlevée de celui-ci en même temps que le moyeu, ce qui est possible de façon répétée. On n'a observé en aucun cas de détérioration du fonction- nement. Il est possible d'augmenter les forces de pression de deux lèvres d'étanchéité par mise en place d'un ressort jarre- tière analogue à celui de brevet européen 5707. Mais une telle pratique s'est révélée superflue en pratique, quand la branche oblique de la bague extérieure fait un angle de 20 à 40 . Le disque de protection présente en outre une lèvre périphérique à poussière 6 qui s'appuie Plastiquement par une partie arrondie sur le pourtour intérieur de la branche extérieure de la bague extérieure. La forme spéciale du disque de protection permet aux salissures qui ont pénétré de s'évacuer sous l'influence des forces centrifuges, et elle empêche en même temps la pénétration d'eau et de poussière dans l'espace vide annulaire de la garniture. Bien entendu, diverses modifications peuvent tre apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui vien- nent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. RE V E N D I C A T I ONS 1, Garniture d'étanchéité en cartouche, se composant d'une bague extérieure et d'une bague intérieure en t6le, avec un profilé oblique, qui entourent un espace vide annulaire à section droite sensi- blesment rectangulaire, la bague intérieure comportant un élément d'étanchéité annulaire qui pénètre dans l'espace vide et qui s'appuie élastiquement par une lèvre d'étanchéité contre la bague extérieure, caractérisée en ce la bague extérieure (1) comporte un profil sen- siblement en forme de U qui est ouvert vers l'extérieur et qui entoure la bague extérieure dans le sens axial, l'élément d'étan- chéité se composant de deux anneaux d'étanchéité (5, 9) dont les lèvres (10, 11) reposent avec précontrainte élastique de part et d'autre de la branche intérieure de la bague extérieure. 2. Garniture selon la revendication 1, caractérisée en ce que la branche intérieure forme avec l'axe de rotation un angle de 20 à 40 C. 3. Garniture selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la branche intérieure forme avec l'axe de rotation un angle de 25 à 30'. 4. Garniture selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les trois branches du profil en U de la bague intérieure se composent de trois pièces annulaires qui sont reliées de façon étanche aux fluides au niveau de la périphérie intérieure. 5. Garniture selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,caractérisée en ce que l'élément d'étanchéité comporte une lèvre à poussière supplémentaire (5) qui repose s ur le côté intérieur de la branche extérieure de la bague extérieure. 6. Garniture selon l'une quelconque des revendications 1 a 5, caractérisée en ce que la longueur du profil des anneaux d'étan- chéité est déterminée de façon mutuelle pour que les lèvres d'étan- chéité possèdent à l'état monté un diamètre nominal à peu près égal.