Brevet FR2527297A1 — publié le 19831125

La présente invention est relative à un joint d'étanchéité en cartouche destiné à être monté entre un arbre et une surface cylindrique, notamment entre un essieu et un moyeu de roue de véhicule, en particulier de véhicule industriel. Dans ce type d'application il est usuel de monter un joint d'étanchéité en cartouche entre l'essieu et le moyeu de roue, afin d'assurer une étanchéité, d'une part pour le fluide, ctest-à-dire l'huile ou la graisse lubrifiant les roulements du moyeu, et d'autre part pour l'eau, la boue et les autres contaminants extérieurs, notamment les poussières provenant de l'usure des garnitures de frein. On a déjà proposé de très nombreuses configurations de tels joints d'étanchéité en cartouche, comportant habituellement une bague intérieure fixe solidaire de l'essieu et une bague extérieure tournante solidaire du moyeu de la roue, une étanchéité dynamique étant réalisée par une ou plusieurs lèvres d'étanchéité en contact avec des parois des bagues formant pistes de frottement. Dans une première catégorie de tels joints d'étanchéité, on a proposé d'orienter la ou les lèvres d'étanchéIté vis-à-vis du fluide de lubrification, radialement vers l'intérieur en appui contre une portée axiale intérieure du joint. Dans ce type de joint, du fait de la centrifugation du fluide de lubrification, la ou les lèvres d'étanchéité risquent, en cours de fonctionnement, de n'être que très faiblement lubrifiées et de ce fait se déteriorent rapidement. De plus l'action des forces centrifuges sur le caoutchouc constitutif de la ou des sèvres et sur le ressort d'appui de celles-ci, diminue considérablement la pression radiale de la lèvre d'étanchéIté sur sa portée axiale d'appui ce qui peut conduire à des fuites. Une autre catégorie de joints d'étanchéité utilise une ou plusieurs lèvres d'étanchéIté vis-à-vis du fluide de lubrification dirigées radialement vers l'extérieur. Outre le fait que les portées de la ou des lèvres d'étanchéIté sont plus difficiles à usiner, on court là aussi le risque d'une fuite, d'autant plus importante que le débit de fuite sera dans ce cas favorisé par la centrifugation du fluide de lubrification. La présente invention se propose de réaliser un joint d'étanchéité évitant les inconvénients des joints antérieurement connus, et assurant une étanchéité parfaite et fiable en fonctionnement vis-à-vis des milieux environnants, ctest- -dire, lors d'une utilisation entre un essieu et un moyeu de roue, vis-à-vis du fluide de lubrification et vis-à-vis des contaminants tels que l'eau, la boue et la poussière provenant notamment des garnitures de frein. Le joint d'étanchéité selon l'invention est du type comportant un boîtier métallique annulaire formé d'une bague intérieure et d'une bague extérieure susceptibles de tourner l'une par rapport à l'autre, un organe d'étanchéité monté dans ledit boîtier, solidaire de la bague intérieure et comportant deux lèvres souples d'étanchéité dynamique en contact avec des portées axiales formant pistes de frottement de la bague extérieure, et est caractérisé par le fait que la bague extérieure présente une section sensiblement en forme de U dont les branches parallèles réalisent lesdites portées axiales, que la bague intérieure présente une section sensiblement en forme de L réalisant une portée axiale de contact avec l'arbre et une portée radiale qui délimite avec les portées axiales de la bague une enceinte annulaire de section sensiblement quadrangulaire, et que l'organe d'étanchéIté comporte une armature présentant un profil définissant dans ladite enceinte une première chambre annulaire, intérieure, communiquant avec l'un des côtés frontaux du boîtier par un canal défini entre la portée axiale intérieure de la bague extérieure, et la portée axiale de la bague intérieure, et une seconde chambre annulaire, extérieure, séparée de ladite chambre intérieure par au moins une lèvre dudit organe d'étanchéIté en appui contre la portée axiale intérieure de la bague extérieure, ladite chambre annulaire, extérieure, étant séparée du côté frontal opposé du boîtier par au moins une lèvre de l'organe d'étanchéité en appui contre la portée axiale extérieure de la bague extérieure. On comprend que lorsqu'un tel joint d'étanchéité en cartouche est monté entre un essieu et un moyeu de roue de véhicule, de façon que ledit canal assure une communication avec le carter d'huile de lubrification, cette huile, en fonctionnement, lorsqu'elle est centrifugee, reste en permanence dans la chambre annulaire intérieure dans laquelle elle assure une lubrification efficace de la ou des lèvres correspondantes de l'organe d'étanchéité. Même si une quantité faible de l'huile de lubrification pénètre dans la seconde chambre annulaire, cela ne constitue pas un inconvénient mais au contraire permet une certaine lubrification de la ou des autres lèvres d'étanchéité qui ont pour fonction essentielle d'empêcher la pénétration dans la chambre annulaire des contaminants tels que l'eau, la boue ou les poussières. Dans un mode de réalisation particulier, l'armature de l'organe d'étanchéité présente un profil de section sensiblement en forme de Z dont l'âme est disposée de façon à définir une paroi axiale dans l'enceinte annulaire de la bague, les ailes de l'amature de l'organe d'étanchéité réalisant des parois radiales dont sont de préférence solidaires les lèvres d'étanchéité. Avantageusement l'organe d'étanchéIté est fixé, notamment par soudure, collage, rivetage ou tout autre moyen approprié, par une aile radiale de son armature sur la portée radiale de la bague intérieure. Avantageusement il est prévu deux lèvres d'étanchéité en appui contre la portée axiale interieure de la bague extérieure et deux lèvres d'étanchéité en appui contre la portée axiale extérieure de la bague extérieure. De façon en soi connue un ressort annulaire applique l'une au moins des lèvres de l'organe d'étanchéité contre la portée axiale intérieure de la bague extérieure, la lèvre pouvant présenter, de façon également connue, une structure favorisant l'étanchéité, par exemple des stries d'orientation. La portée axiale de la bague intérieure comporte avantageusement une garniture d'étanchéité, de préférence nervurée, sur sa face en appui contre l'arbre. Dans le but de mieux faire comprendre l'invention, on va maintenant en décrire, à titre d'exemple, en aucune manière limitatif un mode de réalisation, en se référant au dessin annexé dans lequel La figure 1 est une vue en coupe d'un joint d'étanchéité selon l'invention, à l'état monté entre un essieu et un moyeu de roue de véhicule, et la figure 2 est une vue en coupe partielle agrandie du joint d'étanchéité utilisé dans la figure 1. On a illustré sur la figure 1 le montage d'un moyeu 1 de roue de véhicule sur un essieu 2 par l'intermédiaire d'un roulement 3 avec utilisation d'un joint selon l'invention, désigné globalement par 4 et monté entre une portée cylindrique 5 du moyeu et une bague 6 solidaire de l'essieu 2. Les détails de structure du joint selon l'invention ressortent le mieux de l'examen de la figure 2. Le joint comporte une bague extérieure métallique 7 présentant une section sensiblement en forme de U avec deux branches parallèles 8 et 9 réalisant des portées axiales, la branche 9 venant par sa face extérieure en appui contre la portée cylindrique 5 du moyeu 1, comme on le voit sur la figure 1. L'âme 10 de la bague 7 réalise une portée radiale dont la face extérieure se trouve en regard du roulement 3, comme on le voit sur la figure 1, et forme le côté frontal du joint selon l'invention tourné vers le fluide, notamment l'huile de lubrification du roulement, vis-à-vis duquel une étanchéité doit être réalisée. Le joint, selon l'invention, comporte en outre une bague inté Il présentant une section sensiblement en forme de L avec une branc réalisant une portée radiale dont la face extérieure constitue le côté f opposé du joint en communication avec l'intérieur du tambour de fr véhicule, et une branche 13 réalisant une portée axiale, en contact, co le voit sur la figure 1, avec la bague 6 solidaire de l'essieu. La bran comporte une garniture d'étanchéIté nervurée 14, notamment en caout destinée à venir au contact de la bague 6. Comme on le voit sur la figure 2, les bagues extérieure interieure 11, sont assemblées de façon à. définir un bolier enferma enceinte annulaire de section sensiblement quadrangulaire, l'extrémité branche 9 étant recourbée en 15, de façon à solidariser par sertissa bagues 7 et 11. La branche 8 de la bague extérieure 7 est disposée en regard branche 13 de la bague 11 de façon à ménager entre elles un canal 16. A l'intérieur de l'enceinte annulaire ménagée entre les bague 11 est monté un organe d'étanchéité comportant une armature métallique profil sensiblement en forme de Z, dont l'amie 18 définit une paroi axi les ailes d'extrémité 19 et 20 des parois radiales. L'aile 20 est solide notamment par une liaison de soudure, collage ou rivetage, 21 à la brar de la bague intérieure 11.-' Sur l'aile 19 de l'armature 17 est adhéris garniture d'étanchéité, par exemple en élastomère fluoré 22, comporta lèvre principale d'étanchéité 23 et une lèvre secpndaire 24. Un ress applique la lèvre 23 contre la branche 8 de la bague extérieure 7. Sur la branche 20 de l'armature 17 est adhérisée une gai d'étanchéité, par exemple- en polyacrylate 26 comportant deux d'étanchéité 27, 28. La garniture 26, comporte en outre un bourrelet 29 au moment de la liaison de l'armature 17 sur la branche 12 de la intérieure 11, assurant l'étanchéité à la liaison 21. Comme on le voit sur la figure 2, l'armature 17 réalis l'enceinte annulaire, une chambre intérieure 30 et une chambre an extérieure 31. La chambre intérieure 30 communique avec le canal 16 cours de fonctionnement, est remplie de fluide de lubrification, assur bonne lubrification de la garniture d'étanchéité 22. La garniture 26 réalise par ses lèvres 27, 28 une barrière co pénétration d'eau, de boue et d'autres contaminants, notamment La po provenant des garnitures de frein. Les différentes lèvres du joint sont lubrifiées à la graiss montage du joint. On comprend qu'en fonctionnement, la bague intérieure 11 et l'organ d'tanchélté comportant l'armature 17 et les garnitures d'étanchéité 22 et 2 sont fixés,la bague extérieure 7 tournant avec le moyeu. Il est à noter que 1 bague extérieure 7, ne comportant pas de pièces en caoutchouc adhérisées elle, n'a pas besoin d'être encollée à cet effet et cela autorise de traitements de surface propres à améliorer le frottement sur elle des lèvre du joint portées par l'armature 17. De façon avantageuse, selon 1 invention, on fait en sorte qu l'effort d'emmanchement de la bague extérieure 7 dans le moyeu soit supérieu à l'effort d'emmanchement de la bague intérieure 11 sur la bague 6 solidair de l'essieu. Cette caractéristique assure que lorsque l'on démonte le moyeu de l roue, la bague extérieure 7 reste en place sur ce dernier et la bagu intérieure 11 se trouve entraînée, par suite du sertissage en 15, entraînan simultanément la bague 6 et le roulement 3. Pour réaliser le montage, on met en place le joint comple comportant les bagues intérieure et extérieure, à la presse, après 1 roulement 3, la bague intérieure 11 étant forcée sur la bague 6 pa l'intermédiaire du roulement. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec un mode d réalisation particulier, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limité et qu'on peut lui apporter différentes variantes et modifications sans pou: autant sortir ni de son cadre ni de son esprit. REVENDICATIONS 1. Joint d'étanchéité en cartouche, destine à être monté entre un arbre et une surface cylindrique, notamment entre un essieu et un moyeu de roue de véhicule, du type comportant un boîtier métallique annulaire formé d'une bague intérieure et d'une bague extérieure susceptibles de tourner l'une par rapport à l'autre, un organe d'étanchéité monté dans ledit bottier, solidaire de la bague intérieure et comportant deux lèvres souples d'étanchéité dynamique en contact avec des portées axiales formant pistes de frottement de la bague extérieure, caractérisé par le fait que la bague extérieure (7) présente une section sensiblement en forme de U dont les branches parallèles (8, 9) réalisent lesdites portées axiales, que la bague intérieure (11) présente une section sensiblement en forme de L réalisant une portée axiale (13) de contact avec l'arbre et une portée radiale (12) qui délimite avec les portées axiales de la bague extérieure une enceinte annulaire de section sensiblement quadrangulaire, et que l'organe d'étanchéité comporte une armature (17) présentant un profil définissant dans ladite enceinte une première chambre annulaire, intérieure (30), communiquant avec l'un des côtés frontaux du boîtier par un canal (16) défini entre la portée axiale intérieure (8) de la bague extérieure et la portée axiale (13) de la bague intérieure, et une seconde chambre annulaire, extérieure (31), séparée de ladite chambre intérieure par au moins une lèvre (23, 24) dudit organe d'étanchéité en appui contre la portée axiale intérieure (8) de la bague extérieure, ladite seconde chambre annulaire, extérieure (31), étant séparée du côté frontal opposé du boîtier par au moins une lèvre (27, 28) de l'organe d'étanchéité en appui contre la portée axiale extérieure (9) de la bague extérieure. 2. Joint selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'armature (17) de l'organe d'étanchéité présente un profil de section sensiblement en forme de Z dont l'amie (18) est disposée de façon à définir une paroi axiale dans ladite enceinte, et les ailes d'extrémité (19, 20) des parois radiales. 3. Joint selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les lèvres d'étanchéité (23, 24 ; 27, 28) sont solidaires des ailes radiales (19, 20) de l'organe d'étanchéité. 4. Joint selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que l'organe d'étanchéité est fixé, par une aile radiale (20) de son armature (17) sur la portée radiale (12) de la bague intérieure. 5. Joint selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend deux lèvres d'étanchéité (23, 24) en appui contre la portée axiale intérieure (8) de la bague extérieure. 6. Joint selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend deux lèvres d'étanchéité (27, 28) en appui contre la portée axiale extérieure (9) de la bague extérieure. 7. Joint selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte un ressort annulaire (25) appliquant l'une au moins desdites lèvres de l'organe d'étanchéité contre la portée axiale intérieure (8) de la bague extérieure. 8. Joint selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la portée axiale (13) de la bague intérieure comporte une garniture d'étanchéité (14) sur sa face en appui contre l'arbre.