Brevet FR2496820A1 — publié le 19820625

La présente invention concerne un agencement de joint destiné à des unités de travail actionnées pneumati quement ou hydrauliquement, par exemple des vérins ou des distributeurs, pour y assurer l'étanchéité entre deux éléments qui se déplacent l'un relativement à l'autre dans le sens axial, par exemple un piston et la paroi d'un cylindre ou un obturateur et la paroi de l'alésage du corps dans lequel il coulisse, agencement comprenant un joint annulaire fait d'un matériau qui possède des propriétés analogues à celles du caoutchouc et qui doit être logé dans une rainure dont la section est de préférence carrée ou rectangulaire et qui est formée sur l'un des deux éléments concernés.L'agencement de joint dont il est question ici doit convenir notamment à des usages dans lesquels il est désirable que l'étanchéité du coulissement d'un piston soit assurée par: un joint extrêmement peu encombrant. Parmi les joints connus de ce type, on compte les joints annulaires à profil arrondi, notamment les joints dits toriques, pour lesquels les tolérances de fabrication sont plus sévères. Ils présentent toutefois l'inconvénient de se déplacer dans leur rainure suivant le sens de la course du piston, subissant en quelque sorte un effet de "foulage". Il peut en résulter une très forte usure du piston.Un autre inconvénient des agencements de joint connus de ce type est que, lorsqu'il s'agit d'un joint torique, l'établissement d'une pression d'air le décolle facilement du fond de la rainure, de sorte que lorsqu'il est utilisé par exemple pour le piston-tiroir d'un distributeur, son passage répété sur des orifices ou des lumières ménagés dans le corps de ce dernier l'use prématurément, sa position saillante augmentant son frottement contre les arêtes qui délimitent l'entrée de ces orifices ou de ces lumières. L'invention a donc pour objet de remédier à cet inconvénient et de réaliser un agencement du même type qui, nar une largeur de glissement supérieure à celle d'un joint torique, assume plus efficacement sa fonction de guidage, est en outre mieux guidé latéralement par les flancs de la rainure pour éviter une torsion ou un écrasement lorsque le piston inverse le sens de sa course et offre enfin la possibilité d'un meilleur ancrage dans la rainure pour éviter le phénomène de décollage récrit plus haut et l'usure prématurée du joint qui en résulte. A cet effet, dans l'agencement selon l'invention, le joint annulaire a une section en forme de C ou de I, qui présente dans sa partie centrale un étranglement prononcé et, sur son côté tourné vers celui des deux éléments sur lequel il n'est pas monté, présente une face de guidage qui s'étend sur la plus grande partie de la distance entre les flancs de la rainure et qui est avantageusement le- gèrement bombée vers l'extérieur. Le joint annulaire peut alors présenter sur chacune de ses faces opposées tournées vers les flancs de la rainure un enfoncement qui s'étend en direction du plan médian ou plan de symétrie radial et dont la profondeur est comprise entre 15 et 35% de la largeur du joint.Il peut aussi ne présenter un enfoncement que sur une seule des dites faces, enfoncement qui s'étend aussi en direction du plan de symétrie radial et dont la profondeur est comprise entre 25 et 65% de la largeur du joint. Il est avantageux que la flèche du profil de la face de guidage bombée corresponde environ à 5 - 10 - 12% de la profondeur de la rainure, La largeur de cette face, mesurée dans le sens de l'axe du joint, peut correspondre à environ 80 - 90 - 95% de la largeur, c'est-à-dire la distance entre flancs, de la rainure.Il est particulièrement avantageux que le joint annulaire présente sur son côté opposé à la face de guidage un pied d'ancrage qui, en allant de l'extérieur vers l'intérieur, fait suite à l'étran- glement, représente par rapport à ce dernier un élargisse- ment de la section du joint et est associé au fond de la rainure. L'adoption de cette nouvelle géométrie du joint annulaire permet à celui-ci de mieux remplir sa fonction de guidage à cause de la plus grande largeur de la face guide, d'être mieux guidé latéralement dans la rainure et de présenter une certaine possibilité d'effacement elastique vers l'intérieur (le joint peut s"'écraser", lorsqu'on utilise un cylindre de plus petit diamètre) et donc d'adaptation aux écarts de cote dans le diamètre intérieur de la paroi cylindrique contre laquelle il coulisse, et enfin d'être ancré plus solidement dans le fond de la rainure. Le coût de fabrication de ce nouveau joint annulaire est pratiquement le même que celui d'un joint torique ou de section carrée traditionnel, car la dépense supplémentaire de métal y est la même et le supplément de coût qui résulte de la dépense unique engagée pour l'outillage n'est pas très élevé. Un meilleur guidage et un maintien optimal de ce joint de forme spéciale dans sa rainure lui confèrent une longévité qui est un multiple de celle des joints connus de ce type, ce qui est particulièrement recherché pour les joints de pistons-tiroirs de distributeurs. Grâce à sa face de guidage plus large, le joint ne pénètre pas dans les lumières et orifices du corps de distributeurs à pas ton-tiroir lorsqu'il les franchit au cours de son coulissement et il ne peut donc s'user de façon excessive contre leurs arêtes. De toute façon, l'invention sera bien comprise a 1' aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant, a titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes d'exécution de cet agencement: Fig. i est une vue en coupe et fortement schématisée d'un agencement de joint selon l'invention; Fig. 2 est une vue agrandie d'un détail de fig. 1 montrant la partie bombée vers l'extérieur du profil de ce nouveau joint; Fig. 3 est une vue agrandie du joint de fig. 1, montrant les diverses proportions .i respecter; Fig. 4 et 5 sont des vues en coupe représentant d' autres formes de la section du joint suvant l'invention. L'agencement de joint selon l'invention représenté i la figure 1 sert à assurer l'étanchéite dans l'espace I qui sépare le piston 2 de la paroi 2 d'un cylindre, espace qui, en l'occurrence, permet au piston de se déplacer relativement au cylindre. Le même agencement pourrait etre utilisé aussi pour d'autres unités de travail actionnées pneumatiquement ou hydrauliquement, par exemple pour des distributeurs, pour assurer l'étanchéité entre ltobtura- teur et la paroi de l'alésage dans lequel il coulisse. Il comporte un joint annulaire 4, qui est logé dans une rainure 5, dont la section a de préférence une forme appre- ximativement carrée ou rectangulaire, et qui est en l'oc- currence une gorge du piston 2.Selon l'invention, la section de ce joint 4 a, dans la forme d'exécution représentée à la figure i la forme d'un I qui, dans sa partie centrale1 présente un rétrécissement formé par deux enfoncements 6, 7, qui sont très prononcés. Sur son toté tourné vers la paroi 3 du cylindre, le joint présente une face de guidage 8 qui s'étend sur la plus grande partie de la largeur, c'est-à-dire de la distance entre flanc de la rainure, est avantageusement légèrement bointée vers l'extérieur, de sorte qu'en franchissant par exemple une lumière 9 de la paroi du cylindre, le joint ne décolle pas du fond de la rainure et ne peut pénétrer dans cette lumiè- re.Les enfoncements 6, 7 sur les deux flancs opposés du joint annulaire s'étendent chacun en direction du plan de symétrie radial de ce dernier et ont, crame un peut le voir à la figure 3, une profondeur bi comprise entre 15 et 35% de la largeur b du joint. La largeur de la partie rétrécie 10 est donc comprise entre 30 et 70% de la largeur du joint. On peut voir notamment à la figure 2 que la face externe de guidage 8 est bombée 'ers 1 'extérieur et que la flèche a de son profil curviligne correspond peu près a 5 - 10 - 12% de la profondeur t de la rainure La largeur 1 de cette face de guidage, mesurée paralèle- ment .ì l'axe du joint, correspond .a peu près a 80 - 90 3-n0 de la largeur L de la rainure.Sur SOll côte opposé a la face de guidage 8, le joint annulaire pess,'de un pied d'ancrage 11, qui, considéré de l'extérieur vers l'intérieur, dans le sens de la flèche 12, fait suite au rétrécissement 6, 7 et constitue un élargissement de la section du joint par rapport à ce dernier, comme le montre bien la figure 1. Ce pied d'ancrage est associé au fond de la rainure et il présente par rapport à la partie correspondante d'un joint torique l'avantage de maintenir plus solidement le joint. La largeur c de ce pied correspondant à peu près à 80 - 90 - 95 de la largeur "L"de la rainure. Dans la variante représentée a la figure 5, le joint 13 ne présente comme rétrécissement qu'un seul enfoncement 14, dont la profondeur t peut être comprise entre 25 et 60% de la largeur T du joint. Dans ce cas, la largeur de la partie rétrécie est comprise entre 40 et 75% de la largeur du joint. Dans les formes d'exécution qui viennent d'être décrites, on peut faire en sorte que la largeur du joint annulaire soit à peu près égale à son épaisseur radiale, c' est-à-dire que sa section puisse s'inscrire dans un carré, et l'on a alors la possibilité de réaliser d'autres variantes. La figure 4 montre enfin une autre forme d'exécution, dans laquelle la section du joint 15 a la forme d un I stylisé ou d'un double T pour emprunter un terme du vocabulaire de la science de la résistance des matériaux. On a ici aussi un rétrécissement formé de deux enfoncements latéraux - et 17, qui s'étendent en direction du plan de symétrie radial et occupent la partie centrale de la section du joint. La face externe 18, qui coopère avec l'élément associé à celui sur lequel est monté le joint, est aussi large que possible, ce qui donne un excellent guidage, tandis que le rétrécissement donne au joint une bonne déformabilité élastique dans le sens radial et lui permet ainsi de s'adapter aux écarts de cote du diamètre intérieur du cylindre, lorsque la fabrication de ce dernier laisse à désirer. Ici aussi, le pied d'ancrage 19 est relativement large, ce qui assure au joint un maintien soli de du joint dans la rainure. Dans toutes les formes d'exécution représentées, les angles de la section du joint annulaire sont arrondis, notamment ceux qui se trouvent sur le côté tourné vers 1' élément associé à celui sur lequel est monté le joint, donc les angles 20, 21, par exemple, dans la forme d'exécution représentée à la figure 4, les angles 22, 23 dans celle illustrée à la figure 3 et les angles 24, 25 dans la variante représentée à la figure 5. Cet arrondi des angles sur le côté en question présente l'avantage de diminuer le frottement, notamment au démarrage, et il permet en outre de franchir plus facilement, c'est-à-dire avec moins de résistance de frottement, les arêtes des orifices et lumières. Le joint annulaire selon l'invention est fait d'un matériau possédant les propriétés élastiques du caoutchouc, de préférence une matière plastique élastomère et en premier lieu un polyuréthane ou le caoutchouc copolymère de butadiène et d'acrylonitrile connu sous le nom commercial de "Perbunan". - REVENDICATIONS 1.- Agencement de joint destine, n des unités de travail actionnées pneumatiquement ou hydrauliquement, par exemple des vérins ou des distributeurs, pour y assurer 1' étanchéité entre deux éléments qui se déplacent 1 'un relativement à l'autre dans le sens axial, par exemple un piston et la paroi d'un cylindre ou un obturateur et la paroi de l'alésage du corps dans lequel il coulisse, comprenant un joint annulaire fait d'un matériau qui possède les propriétés élastiques du caoutchouc et logé dans une rainure dont la section est de préférence à peu près carrée ou rectangulaire et qui est formée sur l'un des deux éléments concernés, caractérisé en ce que le joint annulaire (4; 13; 15) a une section en forme de C ou de I, qui présente dans sa partie centrale un étranglement prononcé (6,7; 14; 16,17) et, sur son côté tourné vers celui (3) des deux éléments (2,3) sur lequel il n'est pas monté, présente une face de guidage (8; 18) qui s'étend sur la plus grande partie de la distance entre flancs ou largeur (L) de la rainure (5)et qui est légèrement bombée vers l'extérieur. 2.- Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le joint annulaire (4; 15) présente sur chacune de ses faces opposées tournées vers les flancs de la rainure un enfoncement (6,7; 16,17) qui s'étend en direction du plan médian ou plan de symétrie radial du joint et dont la profondeur est comprise entre 15 et 35% de la largeur (b) de celui-ci. 3.- Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le joint ne présente un enfoncement (1ls\ que sur une seule de ses faces, enfoncement qui s'étend en direction du plan de symétrie radial et dont la profondeur (t) est comprise entre 25 et 60% de la largeur (T) du joint. 4.- Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la largeur de la partie rétrécie de la section du joint est comprise entre 30 et 70% de la largeur de ce dernier. 5.- Agencement selon l'une quelconque des revendications i à 4, caractérisé en ce que la flèche du profil curviligne de la face de guidage bombée (8) correspond à environ 5 - 10 - 12% de la profondeur (t') de la rainure. 6.- Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la largeur (1) de la face de guidage, mesurée parallèlement à l'axe du joint, correspond à peu près à 80 - 90 - 95% de la largeur (L) de la rainure. 7.- Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le joint annulaire présente sur son côté opposé à la face de guidage un pied d'ancrage (11) qui, en allant de l'extérieur vers l'intérieur (flèche 12), fait suite à I'étranglement, représente par rapport à ce dernier un élargissement de la section du joint et est associé au fond de la rainure. 8.- Agencement selon la revendication 7, caractérisé en ce que la largeur du pied d'ancrage (l1) correspond à peu près à 80 - 90 - 85% de la largeur (L) du fond de la rainure. 9.- Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la largeur du joint annulaire correspond à peu près à son épaisseur radiale, de sorte que la section du joint peut s'inscrire dans un carré. 10.- Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les angles de la section du joint annulaire sont arrondis, notamment sur le côté tourné vers celui des deux éléments sur lequel le joint n'est pas monté. 11.- Agencement selon l'une quelconque des revendications 1 å 10, caractérisé en ce que le joint annulaire est fait d'une matière plastique élastomère, par exemple un polyuréthane ou un caoutchouc copolymère de butadiène et d'acrylonitrile.