Brevet FR2574517A1 — publié le 19860613

La présente invention concerne un nouveau joint destiné essentiellement à assurer l'étanchéité entre des pièces mobiles. L'invention trouve une application particulièrement intéressante pour assurer l'étanchéité des chambres de compensation hydrostatique qui sont prévues dans des pompes et moteurs hydrauliques à engrenages dans lesquels des coussinets doivent être maintenus constamment ap- pliqués contre les faces latérales des pignons. Dans cette technique, on utilise jusqu'à présent des joints toriques qui sont légèrement comprimés lors- que l'espace séparant les deux pièces est le plus large. Il résulte de cela que le joint est déformé lorsque l'espace séparant les deux pièces est réduit, par exem- ple du fait de la dilatation desdites pièces, ce qui a pour effet que la surface d'application du joint varie très sensiblement. Il a été constaté que les variations de surface d'appui nuisent à l'étanchéité et, par conséquent, au rendement des pompes et moteurs hydrauliques. Par ailleurs, le joint tend quelquefois à fluer entre les deux pièces, ce qui constitue un inconvénient grave. Pour y pallier, la Demanderesse a décrit dans son brevet français No 83 04650 des joints comportant des garnitures latérales en polyamide qui empêchent le fluage du joint dans l'espace séparant les deux pièces mobiles. Il est apparu que cette disposition, également, mise en oeuvre dans d'autres publications connues, par exemple dans le brevet français No 74 07654, n'était pas satisfaisante car la déformation du joint de forme approximativement torique a quelquefois pour effet d'écarter la garniture empêchant le fluage de sa position appropriée de sorte que l'étanchéité n'est plus assurée correctement. La présente invention crée un nouveau joint qui offre différents avantages. En effet, la surface de la partie travaillante du joint est constante quelle que soit la variation de l'épaisseur de l'espace séparant les deux pièces et quelles que soient les tolérances de fabrication; la force due à la compression du joint réalisé en élastomère est constante quelle que soit la variation du serrage. De plus, on réalise un rattrapage de jeu automatique de la garniture anti-extrusion em- pêchant le fluage dont le joint peut être muni. Conformément à l'inventiion, le joint d'étan- chéité destiné à être disposé dans une rainure d'une pièce séparée d'une seconde pièce par un espace est caractérisé en ce qu'il présente une section sensiblement rectangulaire, des moyens étant prévus pour le maintenir appliqué contre le fond de la rainure et contre l'un des côtés latéraux de cette rainure de façon qu'il s'étende à travers l'espace et prenne constamment appui de façon élastique contre la seconde pièce par l'un des petits côtés du rectangle qu'il délimite. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, au dessin annexé. La fig. 1 est une coupe transversale d'une pompe ou moteur hydraulique à engrenages d'un type faisant application de l'invention. La fig. 2 est une coupe vue sensiblement suivant la ligne II-II de la fig. 1. La fig. 3 est un plan, à plus grande échelle, d'un des joints apparaissant à la fig. 2. La fig. 4 est un plan, à plus grande échelle, Z$74517 d'un autre des joints apparaissant à la fig. 2. La fig. 5 est une coupe vue suivant la ligne V-V des fig. 3 et 4 lorsque le joint est en place, comme illustré par la fig. 2. La fig. 6 est une coupe analogue à la fig. 5 du même joint, mais vue suivant la ligne VI-VI de la fig.3 ou de la fig. 4. Les fig. 1 et 2 illustrent une pompe hydraulique à engrenages qui est constituée pour pouvoir fonctionner dans l'un et l'autre des deux sens de rotation possibles. Tout ce qui suit s'applique de la même façon à un moteur hydraulique et, le cas échéant, à une pompe ou à un moteur hydraulique destiné à fonctionner seulement dans un seul sens de rotation. La différence essentielle existant avec la pompe décrite réside dans la confor- mation différente que présenteraient alors les chambres ou espaces dits de compensation. La pompe comporte un corps 1 délimitant une cavité 2 de forme ovoide. Le corps 1 est fermé sur chacun de ses deux côtés par des couvercles 3, 4 qui y sont reliés par des pions de centrage 5. La cavité 2 contient des coussinets ou paliers 6, 7 pouvant coulisser à frottement doux. Les coussinets 6, 7 supportent des arbres 8 et 9 sur lesquels sont calés des pignons 10 et 11. Dans l'exemple décrit, l'arbre 8 constitue l'arbre menant et fait saillie du couvercle 3 tandis que l'arbre 9 est complètement inclus à l'intérieur de la pompe. Pour que les coussinets 6 et 7 soient toujours maintenus appliqués contre les faces latérales des pignons , 11, des conduits.12 traversent ces coussinets pour mettre en communication les entredents des pignons 10,11 avec l'espace de très faible épaisseur existant entre les coussinets et les couvercles 3, 4. De même, si l'on considère le sens de circulation du liquide de travail illustré par la flèche f de la fig. 2, les conduits d'admission 12a et de refoulement 12b sont également mis en communication avec l'espace compris entre les couvercles et les paliers. Chaque espace dit de compensation compris entre chaque coussinet et chaque couvercle correspondant est délimité et isolé par des joints pour correspondre aux zones de pressions différentes. Le dessin montre une rainure annulaire 13 pour un joint d'étanchéité interposé respectivement entre les couvercles 3, 4 et le corps 1. De même, des rainures 14, 14a pour des joints, comme celui illustré à la fig. 3, sont prévues pour délimiter des chambres de compensation supérieures et inférieures 15, 15a tandis qu'une rainure 16 délimite une chambre médiane et que des rainures 17, 17a servent de logement à des joints, comme ceux de la fig. 4, pour des zones de compensation d'admission et de refoulement. Tous les joints destinés à être mis en place dans les différentes rainures-décrites ci-dessus présentent la même configuration mais leur forme générale est évidemment adaptée à celle des rainures. Ainsi, comme l'illustre la fig. 3, le joint 18 destiné à être mis en place dans chacune des rainures 14, 14a est conformé sensiblement comme un arc circu- laire tandis que le joint 19, représenté à la fig. 4, est destiné à être mis en place dans les rainures 17, 17a présente sensiblement la forme de la lettre l. Chaque joint est réalisé par moulage, par exemple en élastomèreet présente en section la configuration illustrée par les fig. 5 et 6. Comme cela est illustré par ces figures, le joint présente en section la forme générale d'un rectangle désigné par 19, dont la largeur e est constante sur toute sa longueur. La longueur L du rectangle correspond au moins à la distance maximale qui peut exister entre le fond de la rainure, par exemple-la rainure 14, dans lequel il est disposé. Une saignée longitudinale 21 est prévue sur toute la longueur du bord supérieur externe du joint, comme le montrent les fig. 3 à 6. La saignée 21 est destinée à recevoir une baguette anti-extrusion 22, par exemple réalisée en résine poly- amide, et qui est destinée à empêcher tout fluage du joint dans l'espace 23 séparant le coussinet, par exemple le coussinet 7 du couvercle 4. L'angle inférieur de la partie rectangulaire 19 du joint est arrondi, comme montré en 24, afin que le grand côté extérieur et le petit côté inférieur portent respectivement contre la face latérale et le fond de la rainure 14, ce qui a pour effet que le dessus plat formant l'un des petits côtés du rectangle porte lui- même de façon régulière contre la face du couvercle 4. Des bossettes 25 sont prévues de place en place sur le côté interne du joint pour prendre appui en exer- çant une légère pression contre le côté latéral interne de la rainure 14. Les bossettes laissent libres des segments 26, 27 du grand côté de la partie rectangulaire 19 pour que lesdites bossettes ne puissent en aucun cas venir en contact, soit avec le fond 20 de la rainure, soit avec la surface du couvercle 4. Comme l'illustre la fig. 3, il est avantageux que les flans latéraux des bossettes forment entre eux un angle d'environ 90 afin que les bossettes prennent appui contre la face latérale interne de la rainure, seulement par une faible longueur. Comme cela ressort de ce qui précède, la pression due au fluide hydraulique s'exerce sur le joint dans les chambres de compensation, dans le sens des flèches f2 (fig. 5). Ce fluide hydraulique a pour effet d'appli- quer la partie rectangulaire contre le côté latéral externe de la rainure 14 et, par conséquent, de serrer la baguette anti-extrusion contre cette face de la rainure et contre la face en regard du couvercle 4. Si l'espace 23 tend à être réduit, il en résulte une déformation de la partie rectangulaire qui tend à modifier la forme du joint étant donné l'incompres- sabilité de la matière qui le constitue. Cette modifi- cation de forme est répartie dans les alvéoles 28 qui séparent les bossettes 25 et intéresse éventuellement aussi la partie arrondie 24,mais n'a pas pour effet de modifier la largeur t de la partie rectangulaire du joint de sorte que les surfaces en contact demeurent constantes sur toutes les zones devant être rendues étanches,puis- que les faces d'appui du joint présentent une surface constante indépendante du serrage. Il est avantageux que la longueur L de la partie rectangulaire soit telle que le Joint exerce toujours une force d'appui minime, même lorsque la pompe n'est pas en fonctionnement, ce qui a pour effet de maintenir les coussinets correctement en appui contre les faces latérales des pignons et ce qui assure une compensation des tolérances de fabrication et, par conséquent, une très bonne étanchéité entre les différentes zones de compensation, tant à l'arrêt que pendant le fonction- nement de la pompe. L'invention n'est pas limitée à-l'exemple de réali- sation représenté et décrit en détail, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. 2574 517 REVENDICATIONS 1 - Joint d'étanchéité destiné à être disposé dans une rainure (14) d'une pièce (7) séparée d'une seconde pièce (4) par un espace (23), caractérisé en ce qu'il présente une section sensiblement rectangulaire, des moyens étant prévus pour le maintenir appliqué contre le fond (20) de la rainure (14) et contre l'un des côtés latéraux de cette rainure de façon qu'il s'étende à tra- vers l'espace (23) et prenne constamment appui de façon élastique contre la seconde pièce (4) par l'un des petits côtés de largeurt du rectangle qu'il délimite. 2 - Joint d'étanchéité suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens maintenant la partie de section rectangulaire (19) contre l'une des faces latérales de la rainure (14) sont constitués par des bossettes (25) séparées par des alvéoles (28). 3 - Joint d'étanchéité suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens assurant le maintien de l'un des côtés de la partie rectangulaire (19) du joint contre une face latérale de la rainure (14) sont constitués par un fluide hydraulique sous pres- sion. 4 - Joint d'étanchéité suivant l'une des revendi- cations 1 à 3, caractérisé en ce que les bossettes (25) sont formées pour laisser libres des segments (26, 27) aux deux extrémités d'un des grands côtés de la partie rectangulaire (19) à partir de laquelle ces bossettes font saillie. - Joint d'étanchéité suivant l'une des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce que le côté de la partie rectangulaire qui prend appui contre la face latérale de la rainure (14) délimite une saignée (21) pour une baguette anti-extrusion. 6 - Joint d'étanchéité suivant l'une des revendi- cations 1 à 5, caractérisé en ce que le côté de la partie rectangulaire (19) prenant appui contre la face latérale de la rainure (14) est relié au petit côté prenant appui contre le fond (20) par un arrondi (24). 7 - Joint d'étanchéité suivant l'une des revendi- cations 1 à 6, caractérisé en ce que les cotés latéraux des bossettes (25) forment entre eux un angle voisin de 90 . 8 - L'application du joint de l'une des revendi- cations précédentes à la réalisation de l'étanchéité de chambre de compensation hydrostatique dans des pompes et moteurs hydrauliques à engrenages, ledit joint étant disposé dans des rainures (14, 14a, 17, 17a) prévues au moins entre des couvercles (3, 4) et des coussinets (6, 7), le joint étant disposé dans lesdites rainures pour que les bossettes qu'il présente soient tournées du côté sur lequel s'exerce la pression hydraulique de compensation.