Brevet FR2520831A1 — publié le 19830805

i La présente invention concerne les dispositifs d'étanchéité réalisant des joints glissant frontaux, en parti- culier pour pompes de circulation de réfrigérant pour moteurs à combustion interne L'objet de l'invention est un dispositif d'étanchéité réalisant un joint glissant frontal, ce dispositif étant caractérisé en qu'il comporte en combinaison: un boîtier annulaire cylindrique assurant une fonction de positionnement et possédant une extrémité ouverte et, à l'ex- trémité opposée à celle-ci, une paroi de base annulaire; un couvercle annulaire fermant ladite extrémité ouverte et possédant un collet circulaire externe qui constitue une butée de positionnement du boltier dans son siège; une bague à joint glissant frontal, cette bague étant rigide et pouvant coulisser axialement à l'intérieur du boîtier, l'ex- trémité frontale étanchéifiante de cette bague dépassant hors du bottier par le couvercle annulaire des pattes partant du bottier ou du couvercle et s'engageant dans des rainures de guidage axial correspondantes pour empê- cher la bague de tourner dans le bottier; , un ressort hélicoïdal disposé coaxialement entre la paroi de base du bottier et la bague, afin de solliciter celle-ci vers ladite extrémité ouverte, le boîtier et la bague constituant ainsi un ensemble élastique, axialement télescopique; et un élément d'étanchéité latéral, de forme toroidale (anneau torique) interposé entre la surface cylindrique externe de la bague et la paroi latérale à grand diamètre du boîtier, cet élément toroidal étant à la fois comprimé radialement et libre de rouler entre ladite surface cylindrique et ladite paroi latérale. Cette combinaison autorise la réalisation d'un dispo- sitif d'étanchéité ayant de bonnes caractéristiques d'étanchéi- fication et de fiabilité, en même temps qu'une structure simple permettant de le fabriquer facilement et économiquement. L'invention sera mieux comprise et d'autres caracté- ristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des dessins joints, présentés à titre d'exemples non limita- tifs, o: la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un dispositif d'étanchéité selon l'invention vu en position d'utilisation; les figures 2 et 3 sont respectivement une vue en coupe axiale et une vue en plan de la bague à joint glissant frontal la figure 4 est une vue en coupe axiale du boîtier du dispo- sitif selon la figure 1; et les figures 5 et 6 sont des vues en coupe faites dans les conditions de la figure 1, montrant deux autres formes de réalisation du dispositif d'étanchéité selon l'invention. Sur les figures 1, 5 et 6, la référence A désigne glo- balement la partie "corps" d'une pompe de circulation de réfri- gérant d'un moteur à combustion interne Le corps A possède un trou circulaire B au travers duquel passe, axialement, l'arbre C du rotor de la pompe, rotor dont le noyau est repéré par la référence D. Le corps A possède, coaxialement au trou B, un évidem- ment cylindrique E doté d'une embouchure évasée F pour facili- ter la mise en place, dans l'évidemment proprement dit, d'un boîtier cylindrique annulaire 1, en feuille métallique, consti- tuant l'enveloppe du dispositif d'étanchéité. L'extrémité du boîtier 1 située en face du fond de l'évidemment E possède une paroi de base annulaire 2, tandis que l'extrémité opposée de ce boîtier est ouverte. Une extrémité d'un ressort hélicoïdal 3 porte coaxialement contre la paroi de base annulaire 2 L'extrémité opposée de ce ressort appuie contre un épaulement interne 4 ' d'une bague à joint glissant 4 qui est rigide et qui peut coulisser à l'intérieur du boîtier 1 Cette bague 4 possède une face frontale étanchéi- fiante 5 qui dépasse de l'extrémité ouverte du boîtier 1 et qui coopère de façon connue avec une face annulaire lisse correspon- dante, G, du moyeu D. La bague d'étanchéité à joint glissant frontal peut être en araphite ou en un matériau composite rigide à base de graphite ' Sur la surface cylindrique extérieure 4 " de la bague 4 est monté un anneau élastique 7 du type habituellement appelé "anneau torique", afin d'assurer l'étanchéité entre la surface externe 4 " de la bague 4 et la paroi latérale 1 ' à grand dia- mètre du boîtier 1 L'anneau torique 7 est comprimé radialement entre la surface 4 " et la paroi 1 ' et peut rouler librement entre cette surface et cette paroi. Le boîtier 1 et la bague à joint glissant 4 forment, avec le ressort 3 et l'anneau torique 7, un ensemble télesco- pique qui est élastique axialement, radialement et angulaire- ment, et qui assure l'étanchéité de l'intérieur du corps A de la pompe vis-à-vis de l'intérieur. Le déplacement axial de l'anneau torique 7 par rap- port à la bague 4 est limité par un collet circulaire extérieur 8 formé sur l'extrémité arrière de cette bague 4 Après assem- blage de la bague à joint glissant 4 et de l'anneau torique 7 dans le boitier 1, un couvercle annulaire 9 est placé et fixé en travers de l'extrémité ouverte du bottier, cette fixation étant permanente La largeur radiale de ce couvercle est choi- sie de façon à empêcher la bague 4 et l'anneau 7 de sortir du bottier 1, tout en autorisant le mouvement axial de la bague 4. Le couvercle annulaire 9 possède un collet circulaire extérieur 10 qui constitue une butée de positionnement du dis- positif d'étanchéité dans l'évidemment E. La paroi cylindrique intérieure 11 du bottier 1 pos- sède des pattes 12 qui s'étendent axialement vers l'extrémité ouverte du bottier 1 et font office de guides assurant le centrage de la bague 4 et du ressort 3, notamment pendant l'as- semblage du dispositif. Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 1, les pattes axiales 12 s'engagent à coulissement dans des rainures axiales correspondantes 13 formées sur la surface interne de la bague à joint glissant 4, empêchant ainsi cette bague 4 de tourner par rapport au bottier 1, entratnée par le moyeu D. L'accouplement des pattes 12 et des rainures 13 est réalisé avec un léger jeu, de façon à autoriser, en plus du mouvement axial, un léger débattement angulaire de la bague 4 par rapport au bottier 1, ce qui peut être nécessaire pour rattraper d'éventuels défauts de parallélisme de l'arbre C par rapport à l'axe du corps A de la pompe. Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 5, la surface interne de la bague à joint glissant 4 est circulaire, de sorte que les pattes 12 n'assument alors qu'une fonction d'éléments de centrage Toutefois, l'accouple- ment nécessaire pour empêcher la rotation de la bague 4 par rapport au bottier 1 est, dans ce cas, obtenu au moyen de pattes radiales 14 qui s'étendent en direction de l'axe du bottier 1, en partant du bord circulaire intérieur du couver- cle annulaire 9, et qui s'engagent dans des rainures axiales formées sur la surface externe de la bague 4, près de la face étanchéifiante 5. La forme de réalisation représentée sur la figure 6 diffère de celle selon la figure 5 en ceci que les pattes radiales 14 ont une portion terminale 16 coudée dans la direc- tion axiale du dispositif d'étanchéité Cela permet d'obtenir une plus grande surface de contact entre les pattes 14 et les côtés des rainures, limite ainsi les pressions de contact et évite l'usure locale de ces côtés par les pattes. Il est bien évident que toutes les descriptions qui précèdent ont été données qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Dispositif d'étanchéité fournissant un joint glis- sant frontal, caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison un bottier annulaire cylindrique ( 1) assurant une fonction de positionnement et possédant une extrémité ouverte et, à l'ex- trémité opposée à celle-ci, une paroi de base annulaire ( 2); un couvercle annulaire ( 9) fermant ladite extrémité ouverte et possédant un collet circulaire externe ( 10) qui constitue une butée de positionnement du bottier dans son siège; une bague à joint glissant frontal ( 4), cette bague étant rigide et pouvant coulisser axialement à l'intérieur du bottier, l'extrémité frontale étanchéifiante ( 5) de cette bague dépas- sant hors du bottier ( 1) par le couvercle annulaire ( 9); des pattes ( 12, 14) partant du bottier ou du couvercle et s'engageant dans des rainures de guidage axial ( 13, 15) corres- pondantes pour empêcher la bague ( 4) de tourner dans le bot- tier ( 1); un ressort hélicoïdal ( 3) disposé coaxialement entre la paroi de base du bottier ( 1) et la bague ( 4), afin de solliciter celle-ci vers ladite extrémité ouverte, le bottier et la bague constituant ainsi un ensemble élastique, axialement télescopi- que; et un élément d'étanchéité latéral ( 7), de forme toroidale (an- neau torique) interposé entre la surface cylindrique externe de la bague ( 4) et la paroi latérale ( 1 ') à grand diamètre du bottier, cet élément toroidal étant à la fois comprimé radiale- ment et libre de rouler entre ladite surface cylindrique et ladite paroi latérale. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité arrière de la bague ( 4) comporte un épaule- ment circulaire ( 8) extérieur constituant une butée pour l'an- neau torique. 3 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caracté- risé en ce que lesdites pattes ( 12) s'étendent axialement, depuis la paroi cylindrique intérieure du bottier, vers ladite extrémité ouverte, et constituent des moyens de centrage pour le ressort hélicoïdal et pour la bague. 4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la surface interne de la bague ( 4) possède des rainures axiales ( 13) dans lesquelles lesdites pattes ( 12) sont reçues avec possibilité de coulissement, ces rainures empêchant la rotation de la bague par rapport au bottier. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que lesdites pattes ( 14) s'étendent radialement vers l'axe du boîtier, cela depuis le bord intérieur du couvercle, et s'engage dans des rainures axiales ( 15) aménagées dans la surface externe de la bague ( 4), pour empêcher la rotation de la bague par rapport au boîtier. 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qi 4 e lesdites pattes radiales ( 14) ont des portions ter- minales coudées ( 16) dans la direction axiale et engagées dans des rainures correspondantes.