Brevet FR2492034A1 — publié le 19820416

La présente invention se rapporte à une garni- ture radiale d'étanchéité prévue en particulier pour des tiges de piston animées de mouvements axiaux le long de cy- lindres contenant un fluide sous pression notamment le long d'amortisseurs du type MacPherson, ladite garniture étant constituée de façon connue en soi par une bague rigide sup- port et un corps réalisé en matériau étanche flexible, monté sur une bague et présentant au moins un bord circulaire d'é- tanchéité en contact avec la surface de la tige pour le main- tien de l'étanchéité dynamique et au moins un bord circulaire d'étanchéité en contact avec la surface frontale du cylindre perpendiculaire à l'axe de la tige pour le maintien de l'étar chéité statique. Les garnitures de ce type sont bien connues et employées dans le secteur technique de l'invention. Elles comprennent en général, en plus des caractéristiques généralE mentionnées, un second bord de maintien de l'étanchéité dyna nique agissant sur la surface de la tige à l'extrémité opposÉ à celle sur laquelle s'exerce la pression tandis que le bord principal de maintien de l'étanchéité est pressé étroitement contre la surface de la tige au moyen d'un ressort, par exem- ple hélicoïdal, disposé en anneau sur la surface de la tige, en rappel de serrage autour de la tige. Les garnitures de ce type, réalisées et employéE jusqu'à présent, possèdent un bord doté d'une surface de déli mitation exposée à la pression du fluide. Cette surface formE avec l'axe de la garniture un angle déterminé qui augmente à la suite de son montage sur la tige et de la rotation du bore autour d'une ligne d'articulation. La valeur de cet angle dai les réalisations connues, appelé angle de coupe, s'établit à une valeur essentiellement inférieure à 60 de façon que, lorsque la garniture est en position de travail, ladite surfé ce forme un tronc de cône dont le sommet serait sur l'axe de la tige à l'intérieur de la bande d'étanchéité de la tige. Ces garnitures de type connu n'ont cependant pa! donné des résultats satisfaisants pour les applications indi- quées en raison de la subsistance du risque de fuite du liqu. de des amortisseurs qui pouvait se produire à la suite de - 2- l'usage prolongé de ces derniers. Le but principal de la présente invention est de proposer une garniture radiale d'étanchéité du type indi- qué et pour les applications mentionnées qui évite rigoureu- S sement toute fuite du fluide de compression provenant du bord de maintien de l'étanchéité dynamique. Un autre but de la présente invention est de proposer une garniture de ce type présentant les caractéris- tiques mentionnées qui assure en outre une meilleure étanchéi- té statique dans les amortisseurs au niveau de la surface de fermeture du cylindre. Ce but est réalisé par la présente invention, contrairement à l'état de la technique, par une garniture de maintien présentant les caractéristiques générales ci-dessus, caractérisée en ce que la surface de délimitation extérieure du bord d'étanchéité destinée à être exposée à la pression du fluide forme avec l'axe de la garniture ou avec la tige, après montage en position de travail et rotation autour de sa ligne d'articulation, un angle de coupe de l'ordre de 900. On a constaté, en effet, que l'on obtient avec la garniture selon l'invention l'effet raclant maximum du bord principal, par conséquent, le maximum d'étanchéité de la garniture encore après un usage intensif de l'amortisseur sur lequel la garniture est montée. Si, comme dans les réalisations antérieures, la surface de délimitation est inclinée, la pression du fluide, exercée sur ladite surface, est décomposée en une composante directe perpendiculaire à ladite surface et en une composante parallèle à cette surface et tournée vers l'axe de la tige. La première composante, prolongée à l'extérieur de la ligne d'articulation du bord, tend à faire tourner le bord dans la direction opposée à celle du maintien de l'étan- chéité tandis que la deuxième composante provoque une possi- bilité de fuite du fluide entre le bord et la surface de la tige. Dans la garniture selon l'invention, la résultante de la pression du fluide agissant sur la surface est-essentielle- ment parallèle à l'axe de la tige et dirigée de façon à ame- -3- ner le bord vers la surface de la tige en vue de l'améliora- tion de l'étanchéité. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, on prévoit pour la garniture, du type o la bague rigide est mécaniquement pressée en direction parallèle à l'axe de la tige, contre la surface de fermeture frontale du cylindre, de réaliser l'étanchéité statique sur ladite surface de fermeture frontale par au moins deux bords circulaires et concentriques d'étanchéité formant entre eux un interstice. De cette façon, on crée une sorte de labyrin- the qui contribue considérablement à améliorer l'étanchéité de la garniture dans cette zone et offre une garantie réel- le contre les fuites résultant du rayage. Lors du montage de l'amortisseur, la garniture est d'abord déposée sur la surface frontale de fermeture du cylindre et on monte ensuite l'amortisseur par l'application d'un moyen mécanique de contrainte du disque rigide. Il en résulte des possibilités de déplacement réduites de la garni- ture par rapport aux solutions conventionnelles ne possédant qu'un bord d'étanchéité en raison de l'augmentation de la surface d'accouplement et du maintien d'étanchéité entre la garniture et la surface de fermeture. L'invention sera maintenant mieux décrite en se référant à une forme préférée de réalisation, illustrée à titre d'exemple dans le dessin annexé, dans lequel: - la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un amortisseur du type MacPherson sur lequel on a monté la garniture selon l'invention, l'amortisseur étant repré- senté selon deux versions différentes en deux demi-parties. - La figure 2 est une vue en coupe selon un plan axial d'une garniture selon l'invention. - La figure 3 est une vue en coupe transversale agrandie des bords d'étanchéité statique dans leur états d'aplatissement minimum et maximum. - La figure 4 est une vue en coupe transversale correspondant à celle de la figure 2 de la garniture montée. Si l'on se réfère d'abord à la figure 1, un amortisseur de type connu présente un cylindre extérieur 10, une tige coaxiale intérieure 12 et un élément de fermeture 14 pour le fond du cylindre 10, monté de façon étanche avec une garniture 16 par un filetage 16' sur le cylindre 10 ou par soudure comme en 16''. L'élément 14 est capable de sou- tenir un élément mécanique de tension axiale 18, à l'inté- rieur duquel la tige 12 peut se déplacer axialement dans les deux sens, selon la flèche X, on peut interposer un revête- ment antifriction 19. En face de la surface de fermeture 14, on a prévu une garniture radiale d'étanchéité 20 pour empêcher toute fuite du fluide sous pression, en particulier l'huile sous pression présent dans la cavité 22 du cylindre 10, en face de la surface 14 et de la surface extérieure de l'arbre 12.La garniture 20, représentée plus en détail dans les figures 2 et 4, comporte une bague rigide 24, par exemple métallique, sur laquelle est monté un corps 26 en matériau à base de caoutchouc. Dans les figures 2 et 4 la garniture est repré- sentée en coupe selon un plan passant par son axe et la des- cription suivante se rapportera à ladite coupe avec indica- tion du profil de la garniture dont l'axe coïncide avec l'axe de la tige 12 lorsqu'elle se trouve en position de travail. Si l'on se réfère d'abord à la figure 2, la garniture présente essentiellement deux bords, c'est-à-dire un bord principal 28 et un bord secondaire 30, le premier d'entre eux se trouve sur le côté de la garniture soumis à la pression, tandis que l'autre n'est pas soumis à la pres- sion. Selon une technique connue, les bords sont réa- lisés de façon à pouvoir subir, au moment du montage, une rotation ou un retournement autour d'un point qui peut se situer à peu près dans la zone indiquée par A dans la figure 2, ledit retournement se produisant sous la poussée radiale vers l'extérieur existant au moment du montage. - - 2492034 Les deux bords 28 et 30 présentent des surfa- ces 32 et 34 respectivement tournées vers l'axe de la gar- niture formant un angle, respectivement négatif et positif par rapport à l'axe, de façon à constituer en position de travail un interstice 36 (figure 4) qui contribue au main- tien de l'étanchéité grâce à la formation d'une sorte de labyrinthe. Le bord principal 28 est délimité dans sa par- tie supérieure par une surface 38 exposée à la pression du fluide et qui forme avec l'axe de la garniture, à l'état de repos tel que représenté en figure 2, un angle OC représenté à titre d'exemple à une valeur inférieure à 600. Dans tous les cas, l'angle U présente une va- leur, par rapport au matériau formant la garniture et à l'angle d'articulation du bord, telle que, lorque la garni- ture est montée dans sa position de travail, la-dite surface 38 forme avec l'axe de la tige 12 un angle X' de l'ordre de 900. De cette façon, la pression exercée par l'huil sur la surface 38 donne une résultante R (figure 4) essenti lement parallèle à l'axe de la tige 12 permettant ainsi de réaliser une meilleure étanchéité sur la tige en raison de l'obtention d'un effet raclant maximum et à l'élimination des possibilités de fuite du fluide existant dans les garni tures ordinaires, en raison de la valeur de l'angle. (géné- ralement dit de coupe) réalisant un dièdre fermé même lors- qu'il est obtenu par l'application de techniques récentes, par exemple par emboutissage. En outre, la résultante R est essentiellement alignée avec le point d'articulation du bord ou même dépla cée en direction de l'axe de la tige par rapport audit pot De ce fait,-elle tend à pousser le bord 28 co: tre la surface de l'arbre 12. Cette action est complétée par un élément élastique 40, par exemple ayant la forme d'un ressort en spirale monté en tension sur un siège 42 a proprié prévu sur le côté extérieur du bord 28. La garnitu re illustrée présente de plus en face de la zone d'étanché -6té statique de la surface 14 de fermeture du cylindre, deux bords d'étanchéité 44 et 46 concentriques et co- planaires formant entre eux une cavité 48. Au moins un desdits bords, en particulier le bord 44, se trouve essentiellement parallèle à la di- rection Y de compression de la garniture produite par l'élément de compression 18 sur la bague métallique 24. Les deux bords d'étanchéité 44 et 46 et la cavité 48 créent un labyrinthe permettant de garantir une étanchéité parfaite même dans la position telle que repré- sentée. En outre, en augmentant la surface d'appui de la garniture sur la surface de fermeture 14, on obtient l'a- vantage supplémentaire de pouvoir maintenir de façon plus sûre la garniture dans la position théorique d'assembla- ge en l'empêchant de prendre des déformations radiales avant que l'élément de fermeture et compression 18 soit appliqué et pendant son application. De cette façon, on a garantit un positionne- ment plus précis de la garniture et ainsi on est assuré de la faire travailler dans les conditions idéales sans subir d'usure prématurée qui provoquerait sa détériora- tion rapide et, par conséquent, la mise hors d'usage de l'amortisseur. En outre, la double étanchéité créée par les deux bords offre une garantie contre les fuites du fluide résultant du rayage de la surface de fermeture, par exemple résultant de malformations ou d'erreurs dans sa fabrication. Elle permet enfin d'absorber des jeux d'assemblage (figure 3) et des réalisations mécaniques plus économiques et plus précises. On doit remarquer que la forme de réalisa- tion illustrée et décrite pourra subir des modifications et des variantes sans pous cela s'écarter du cadre de la présente invention. - 7 - REVENDICATIONS 1. Garniture radiale d'étanchéité pour tiges de piston animées de mouvements axiaux à travers des cy- lindres d'amortisseurs, par exemple du type MacPherson, formée d'une bague rigide support et d'un corps en maté- riau étanche et flexible présentant au moins un bord cir- culaire pour le maintien de l'étanchéité dynamique sur la surface de la tige et au moins un bord circulaire de main- tien de l'étanchéité statique sur la surface frontale de fermeture du cylindre caractérisée en ce que le bord cir- culaire d'étanchéité dynamique (28) présente avant son assemblage sur la tige (12) une surface de délimitation extérieure (38) destinée à être exposée à la pression du fluide, surface qui forme avec l'axe de la garniture, un angle tel qu'en position de travail après assemblage et retournement du bord de ladite garniture autour de sa li- gne d'articulation, l'angle, formé par ladite surface de délimitation (38) avec l'axe de la tige, connu sous angle de coupe, est de l'ordre de 900. 2. Garniture selon la revendication 1 caracté. risée en ce que l'angle formé par la surface de délimi- tation (38) avec l'axe de la tige est supérieur à 60 lors que la garniture est à l'état de repos. 3. Garniture selon la revendication 1 caracté risée en ce que la surface d'étanchéité entre les deux bords se compose d'un premier côté (32) formant un angle négatif avec l'axe de la garniture jusqu'à la ligne d'arti culation du bord (38), ce premier côté (32) étant relié à un deuxième côté (34) formant un angle positif avec l'axe de la garniture et appartenant au second bord d'étanchéi- té sur le côté non exposé à la pression, ces deux côtés délimitant l'interstice (36). 4. Garniture selon la revendication 1 du ty- pe à bague rigide poussée dans une direction parallèle à l'axe de la tige vers la surface frontale de fermeture du cylindre caractérisée en ce que l'étanchéité statique entre la surface de fermeture et la garniture est garan- tie par deux bords (44) et (46) séparés par une cavité (48). 5. Garniture selon la revendication 4 carac- térisée en ce qu'au moins un des bords d'étanchéité (44) et (46) est aligné avec la partie (18) de la bague rigi- de soumise à la tension mécanique.