Brevet FR2524597A1 — publié le 19831007

BAGUE D'ETANCREITE A LEVRES POUR UN ARBRE La présente invention concerne une bague d'étanchéité radiale à lèvres pour un arbre, se composant d'une partie de retenue qui le cas échéant est renforcée, et sur laquelle est formée une lèvre d'étanchéité en un matériau élastomère avec intercalage d'une membrane également en élastomère, ainsi dans la zone de la membrane est prévue un corps de renforcement qui lui est relié. On connaît déjà, du Brevet Américain NO 2 482 029, une bague d'étanchéité à lèvres radiale pour un arbre, pour des pièces de machine relativement mobiles l'une par rapport à l'autre. Elles se composent principalement d'une partie de retenue angulaire métallique où est formée une membrane enroulée en direction radiale et en direction axiale, en un matériau élastomère. Dans la zone de l'arbre, la membrane se termine par une lèvre d'étanchéité chargée par ressort. A l'état de mise en place de l'étanchéité, la lèvre d'étanchéité et la membrame se trouvent dans un plan, une très grande surface portante est donc formée sur l'arbre. Dans la partie de la membrane la plus proche de l'arbre s'étend un corps de renforcement qui est vulcanisé presque dans le même plan radial que la membrane, c'est-à-dire immédiatement à proximité de la surface supérieure de l'arbre.Dans cette bague d'étanchéité radiale à lèvres pour un arbre, il y a un inconvénient par le fait que du fait du corps de renforcement disposé immédiatement à côté de l'arbre, aucun mouvement radial de la bague d'étanchéité à lèvres n'est possible dans le cas d'une charge excentrique de l'arbre, par rapport à l'alésage de réception ou à un faux-rond et on peut donc compter sur une dégradation ou une destruction très rapide aussi bien de la bague d'étanchéité à lèvres que de l'arbre. De plus, cette bague d'étanchéité radiale à lèvres n'est pas adaptée à une utilisation à de haute pression car du fait de la membrane enroulée, il y a une surface d'attaque importante pour le fluide sous pression, qui fléchit la membrane et peut même conduire à sa dégradation. Le fluide sous pression provoque de plus une relativement forte compression de la lèvre d'étanchéité sur l'arbre, et donc il se produit, dans cette zone, par suite d'un frottement assez élevé, une usure très importante. Par le modèle d'utilité Allemand NO 1 485 887, on connaît une étanchéité d'arbre pour d'assez haute pression, qui se compose d'un cercle de garniture avec une partie radiale et une lèvre effectuant l'étanchéité sur l'arbre, et la zone entre la lèvre et la partie radiale est raidie sur le pourtour extérieur de cette zone. Dans ce cas, on obtient il est vrai une bonne étanchéité contre un fluide sous pression mais cependant cette bague d'étanchéité radiale ne peut suivre le choc déclenché, car la coupe transversale de la membrane s'étend dans la direction de la partie radiale du cercle de garniture et ainsi n'est pas élastique. La présente a donc pour tâche, en partant de l'état de la technique, de concevoir avec des moyens simples, une bague d'étanchéité radiale à lèvres pour un arbre, qui puisse être utilisée pour des fluides se trouvant à une haute pression et qui permette également de compenser une position extrême excentrique de l'arbre ou bien un faux-rond radial, sans perdre de son effet d'étanchéité. Cette tâche est résolue par la présente invention par le fait que la membrane s'étend quelque peu parallèlement à l'arbre principalement axialement entre la partie de retenue et la lèvre d'étanchéité, et que le corps de renforcement s'étend, dans cette zone, avec formation d'un joint articulé élastique dans la partie de transition lèvre d'étanchéité/membrane et dans la partie de transition membrane/partie de retenue. Grâce à cette mesure, on est assuré que la membrane ainsi renforcée ne se fléchira pas lors d'une sollicitation de pression et qu'il n'y aura donc pas d'augmentation importante du frottement entre la lèvre d'étanchéité et l'arbre.De plus, on obtient une bonne mobilité radiale grâce à la relation des joints articulés élastiques formés, donc la lèvre d'étanchéité, même dans le cas de fauxronds extrêmes de l'arbre, ne se soulèvera pas de la surface supérieure de l'arbre. La présente invention peut être utilisée pour des vilebrequins, des étanchéités de paliers ou analogues, en particulier dans le cas de pompe à piston radial et axial à commande hydraulique. Selon le cas d'utilisation de la bague d'étanchéité radiale à lèvres, il est judicieux de disposer le corps de renforcement à une distance radiale définie de l'arbre, pour exclure ainsi un frottement entre l'arbre et le corps de renforcement. Dans le cas de bagues d'étanchéité radiales à lèvres, comme on les connaît quelque peu du modèle d'utilité Allemand NO 1485 887, c'est-à-dire dans de telles bagues avec partie de retenue renforcée, il est proposé que le corps de renforcement s'étende à angle droit par rapport au renforcement de la partie de retenue dans la direction de la membrane. C'est ainsi, on obtient un aliment facile pendant le processus de fabrication (introduction dans le moule et retrait). Pour les parties de retenue qui sont raidies ou renforcées, le point de rotation du joint articulé élastique doit se trouver quelque peu à mi-chemin dans la zone de transition membrane/partie de retenue. Le joint articulé ou respectivement les joints articulés sont avantageusement formés par un affaiblissement transversal de la partie de transition lèvres d'étanchéité/membrane et/ou membrane/partie de retenue. Cet affaiblissement ne doit cependant pas être suffisamment prononcé pour qu'à l'état de fonctionnement, cela conduise à une influence sur le comportement d'étanchéité. Le joint articulé doit, par conséquent, être plus faible, par coupe transversale, d'environ 30 % que la membrane. Selon une autre idée de l'invention, le corps de renforcement est totalement entouré du matériau élastomère de la membrane. Si le corps de renforcement est une pièce en métal, donc cette mesure sert de protection contre la corrosion. De préférence, on utilise, pour le corps de renforcement, une matière synthétique ou du caoutchouc dur qui alors doivent être entourés partiellement du matériau élastomère. Selon une autre possibilité pour former le corps de renforcement, des fibres non tissées s'étendant dans diverses directions ou analogues, peuvent être vulcanisées dans et en même temps de la membrane. Le non tissé peut de plus également être imprégné, pour atteindre ainsi une certaine raideur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, donnés à titre indicatif mais nullement limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels Les figures 1 à 4 montrent différentes configurations de bagues d'étanchéité radiales à lèves La figure 5 montre un schéma de principe d'une bague d'étanchéité radiale à lèvres qui agit avec un arbre extrêmement mobile radialement. Les figures 1 à 4 montrent différentes configurations de bagues d'étanchéité radiales à lèvres. Les bagues d'étanchéité radiales à lèvres se composent d'une partie de retenue 1 en élastomère, où est vulcanisée une bague de raidissement 2, qui agit avec une partie de machine qui n'est pas plus amplement représentée. La partie de retenue 1 se termine par une membrane relativement longue 3, à laquelle se raccorde une lèvre d'étanchéité 4. Celle-ci est pourvue d'une bague à ressort 5, qui presse la lèvre d'étanchéité 4 sur l'arbre représenté en pointillés. Un corps de renforcement 6 est vulcanisé sur ou respectivement dans la membrane 3, à angle droit avec la bague de raidissement 2 de la partie de retenue 1. Comme la membrane 3 s'étend en quelque peu axialement entre la partie de retenue et la lèvre d'étanchéité 4, dans le cas d'une membrane 3 non renforcée, il se produirait un renflement de la membrane 3 sous l'effet du fluide sous pression. Cela à son tour conduirait à une compression élevée de la lèvre d'étanchéité 4 contre l'arbre. Du fait de l'usure considérablement augmentée qui en résulterait (frottement élevé), la durée de vie de l'étanchéité serait considérablement écourtée. Le risque d'un renflement de la membrane 3 vers l'extérieur est supprimé grâce au corps séparé de renforcement 6. Par ce corps séparé de renforcement 6 sont également formés des joints articulés élastiques à la partie de transition 7 lèvres d'étanchéité 4/membrane 3 et également à la partie de transition 8 membrane 3/partie de retenue 1. Grâce à ces joints articulés élastiques, dont les points de rotation 12, 13 se trouvent avantageusement quelque peu au milieu dans chaque zone de transition 7 et/ou 8, il est possible que la membrane renforcée 3 puisse suivre des fauxronds extrêmes en sens radial de l'arbre, sans que la lèvre d'étanchéité 4 ne se soulève au loin de l'arbre. Le ou les joints articulés élastiques sont avantageusement formés par un affaiblissement du matériau de la zone de transition 7 et/ou 8 mais il ne faut pas dépasser un affaiblissement de la coupe transversale d'environ 30 % par rapport à la coupe transversale de la membrane 3. Les corps de renforcement 6 peuvent être configurés de différentes façons. Le corps de renforcement 6 représenté sur la figure 1 se compose de métal et il est totalement entouré du matériau élastomère de la membrane 3. Le corps de renforcement 6 représenté sur la figure 2 se compose de matière synthétique et il est entouré, dans la zone de ses deux surfaces frontales 9, 10 et de sa surface périphérique extérieure 11, du matériau élastomère de la membrane 3. Le corps de renforcement 6 selon la figure 3 se compose d'un non tissé de fibres imprégnées, qui est également totalement entouré du matériau élastomère de la membrane 3. La figure 4 est semblable à la figure 2 mais cependant dans ce cas, un amincissement de la coupe transversale de la garniture est entrepris. La figure 5 montre un schéma de principe d'une bague d'étanchéité radiale à lèvres pour un arbre, à l'état normal et en pointillés, dans le cas d'un arbre dévié radialement. La bague d'étanchéité radiale à lèvres pour un arbre se compose d'une partie de retenue 14 à laquelle se raccorde une bague de raidissement 15 de forme angulaire. La broche axiale 16 de la bague de raidissement 15 est disposée non rotative dans l'alésage de réception 17 d'un bottier 18 d'une pompe à piston axial qui n'est pas plus amplement représentée. En partant de la partie de retenue 14, une membrane 20 s'étend quelque peu parallèlement à arbre 19, et dans laquelle est vulcanisée une bague en métal 21 séparé qui la renforce. A la membrane 20 se joint une lèvre d'étanchéité 22 qui agit avec l'arbre 19. La bague d'étanchéité radiale à lèvres pour un arbre doit par exemple. répondre aux critères qui suivent Elle doit rendre étanche par rapport à un fluide M se trouvant sous une pression changeante de 6 à 20 bars, sans que la lèvre d'étanchéité 22 ne s'use excessivement rapidement du fait de l'augmentation du frottement et elle doit pouvoir suivre les faux-ronds de l'arbre (par exemple d'une excentricité dynamique) jusqu'à 50, pour que la lèvre d'étanchéité 22 repose continuellement contre l'arbre 19. Cette situation est représentée en pointillés. Les valeurs sont des chiffres supposés qui ne sont données qu'à titre d'exemples, car la présente invention ne doit pas être considérée uniquement en se référant à ces valeurs supposées. REVENDICATIONS 1. Bague d'étanchéité radiale à lèvres pour un arbre, se composant d'une partie de retenue le cas échéant renforcée, où est formée une lèvre d'étanchéité en un matériau élastomère, avec intercalage d'une membrane également en élastomère, et dans la zone de la membrane est prévue un corps de renforcement qui lui est relié, caractérisée en que ladite membrane s'étend principalement axialement entre la partie de retenue et le corps d'étanchéité, et en ce que le corps de renforcement (6) s'étend dans cette zone avec formation d'un joint articulé dans la partie de transition lèvres d'étanchéité (4) /membrane (3) et dans la partie de transition membrane (3) /partie de retenue (1). 2. Bague d'étanchéité radiale à lèvres pour un arbre selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps de renforcement (6) s'étend à une distance radiale de la partie de la machine qui agit avec la lèvre d'étanchéité (4). 3. Bague d'étanchéité radiale à lèvres pour un arbre avec partie raidie de retenue selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le corps de renforcement (6) s'étend à angle droit avec le raidissement (2) de la partie de retenue (1) dans la direction de la lèvre d'étanchéité (4). 4. Bague d'étanchéité radiale à lèvres pour un arbre selon la revendication 3, caractérisée en ce que le point de rotation (12) d'un joint articulé élastique se trouve quelque peu au milieu de la zone de transition partie de retenue (1) / membrane (3). 5. Bague d'étanchéité radiale à lèvres pour un arbre selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le joint articulé ou respectivement les joints articulés élastiques sont formés par un affaiblissement de la coupe transversale de la zone de transition. 6. Bague d'étanchéité radiale à lèvres pour un arbre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la coupe transversale du joint articulé ou respectivement des joints articulés élastiques est formée en étant plus faible d'environ 30 % que la coupe transversale de la membrane (3). 7. Bague d'étanchéité radiale à lèvres pour un arbre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le corps de renforcement (6) est totalement entouré du matériau élastomère de la membrane (3). 8. Bague d'étanchéité radiale à lèvres pour un arbre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le corps de renforcement (6) est formé en matière synthétique ou en caoutchouc dur. 9. Bague d'étanchéité radiale à lèvres pour un arbre selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le corps de renforcement (6) est formé de fibres s'étendant dans différentes directions et qui le cas échéant sont imprégnées.