Brevet FR2573502A1 — publié le 19860523

i Joint d'étanchéité à lèvre pour arbre tournant. La présente invention concerne un joint d'étan- chéité à lèvre pour arbre tournant, du type comportant une partie périphérique extérieure de fixation, destinée à être introduite dans un logement d'une partie fixe, et une lèvre radialement intérieure reliée à ladite partie périphérique et dont une arête d'étanchéité est destinée à venir en contact avec appui élastique à la périphérie d'un arbre tournant, pour assurer l'étanchéité entre cet arbre et ladite partie fixe. Le but de la présente invention est d'apporter à ce type de joints des perfectionnements propres à élimi- ner les défauts qui peuvent les affecter du fait même des conditions dans lesquelles se déroulent les opéra- tions de montage du joint sur l'arbre ou de l'arbre dans le joint. La lèvre précitée peut en effet être coupée ou autrement détériorée au passage d'une arête vive de l'arbre (du fait de cannelures, trous, chanfreins,etc.), et ne peut plus alors assurer parfaitement sa fonction d'étanchéité. La figure 1 montre en coupe axiale un joint 1 du type général concerné par la présente invention, supposé assujetti à une partie fixe (non représentée), mais au- quel joint les perfectionnements de l'invention n'ont pas été apportés, ainsi qu'un bout d'arbre cannelé 2, destiné à être engagé dans le joint, les cannelures de l'arbre étant référencées en 3, et un chanfrein en 4. Sur les différentes figures, on a pris partout les mêmes références pour désigner les mêmes parties ou éléments des joints connus ou du joint conforme à la présente invention: - 5 désigne la partie périphérique extérieure de fixation, destinée à être introduite dans un logement de la partie fixe précitée; - 6 désigne la lèvre radialement intérieure, faisant suite à la partie 5; - 7 désigne l'arête d'étanchéité de la lèvre, destinée à venir élastiquement en contact avec la partie lisse de l'arbre 2 et, ainsi, à assurer l'étanchéité entre l'arbre et ladite partie fixe; 8 désigne une armature métallique interne; et - 9 une bague élastique. Ceci étant, on voit sur la figure 1 qu'avec ce type de joint connu la lèvre 7 risque d'être blessée par le chanfrein 4 et par les arêtes des cannelures 3 lors de l'introduction, dans le sens de la flèche, de l'arbre 2 dans le joint 1. Dans le cas de la figure 2, l'arbre 2 étant sup- posé fixe, on voit qu'il y a en outre un risque de re- tournement de la lèvre 6 lors de l'engagement du joint 1 sur l'arbre. Pour remédier à ces inconvénients, on a envisagé d'emmancher un embout de protection arrondi à surface polie 10 en bout d'arbre, pour masquer son extrémité ainsi que les cannelures 3 (voir figure 3). Il faut ce- pendant que cet embout puisse être retiré lorsque le joint est en place, ce qui est contraignant. De plus, sur les chaînes de montage, le même embout est utilisé des milliers de fois et peut tomber. L'empreinte des chocs et les copeaux qui s'y collent peuvent alors à leur tour endommager l'arête d'étan- chéité 7 du joint 1 lors du montage. On peut encore envisager (figure 4) de livrer chaque joint 1 avec une bague de protection en matière plastique dont le tube 11 a un diamètre supérieur à ce- lui de l'arbre 2. On voit que la collerette 12 de la bague n'empêche pas le montage du joint 1 dans son loge- ment; elle permet à la bague d'être extraite après montage du joint 1 sur l'arbre 2. L'extraction peut se faire soit axialement, soit radialement après coupure de la bague en deux. Toutefois, une telle bague n'est pas toujours très facile à retirer et le risque d'oublier son extrac- tion n'est pas négligeable, surtout lors de montages effectués en série. Selon encore une autre solution connue, on es- saie de mettre à profit le fait, fréquent, que l'extré- mité cannelée de l'arbre 2 est d'un diamètre nettement inférieur à celui de la partie lisse de l'arbre (figure ). Cette caractéristique, cependant, est insuffisante pour éliminer tout risque de coupure de l'arête d'étan- chéité 7 lors du montage, l'arbre n'étant pas assuré d'être correctement guidé. Pour remédier à ces divers inconvénients de la technique antérieure, un joint du type général défini au début sera, conformément à l'invention, essentiellement caractérisé en ce qu'il comporte en avant de ladite lèvre, eu égard au sens du déplacement axial relatif de l'arbre par rapport au joint lors des opérations de mon- tage, une bague protectrice et autocentreuse en une ma- tière relativement rigide mais déformable, l'arête de la lèvre radialement intérieure de cette bague ayant à l'état libre un diamètre inférieur à celui que présente, également à l'état libre, ladite arête d'étanchéité. Cette bague autocentreuse étant devant l'arête d'étanchéité la protégera de toute détérioration en gui- dant et en centrant parfaitement l'arbre lors du mon- tage. De plus, cette bague présentera le grand avantage de n'avoir pas besoin d'être retirée, car elle ne gênera ni le fonctionnement du joint ni la rotation de l'arbre. Un mode d'exécution de l'invention va maintenant être décrit, à titre d'exemple nullement limitatif, avec référence aux figures du dessin annexé dans lequel: - la figure 6 est une demi-coupe axiale d'un joint conforme à l'invention avant introduction de la partie lisse d'un arbre 2; et - la figure 7 est une vue semblable à celle de la figure 6, après montage. Sur les figures 6 et 7, la bague protectrice et autocentreuse a été référencée en 13. A l'état libre qui est représenté à la figure 6, on voit que le diamètre DI de l'arête 14 de la lèvre radialement intérieure 15 de cette bague est inférieur au diamètre D2 de l'arête d'é- tanchéité 7 du joint, grâce à quoi, lors de l'introduc- tion de la partie cannelée 3, l'arbre ne risque pas d'endommager ladite lèvre 7, étant parfaitement guidé et autocentré par la lèvre 15% Après montage (figure 7), on voit que la lèvre présente une surface de contact notable avec la sur- face lisse de l'arbre 2, mais ceci est sans importance car la bague 13 est entrainée en rotation avec l'arbre. A cet effet, selon une caractéristique complé- mentaire de l'invention, la partie périphérique exté- rieure 16 de la bague 13 est retenue axialement, avec un minimum de frottements, dans une cage 17, délimitée par un rebord 18, de ladite partie périphérique extérieure de fixation 5 du joint 1. Le rebord 18 peut coopérer avec une nervure périphérique 21 de la bague. on voit que la bague 13 ne gêne en rien le fonc- tionnement du joint. On note qu'en outre la lèvre 15 peut après mon- tage servir de déflecteur vis-à-vis des impuretés exté- rieures, renforçant ainsi le rôle de la lèvre anti- poussière classique 19 du joint 1. Le matériau constituant la bague 13 sera, comme indiqué plus haut, relativement rigide, pour remplir correctement son rôle de guidage, et devra avoir en outre une bonne tenue à la température, ainsi qu'un coefficient de frottement aussi bas que possible vis-à- vis de l'élastomère constituant le joint 1, et bien en- tendu une bonne résistance à l'usure. On pourra utiliser à cet effet du polyéthylène ou analogue, pour la bague 13, le joint 1 étant en toute matière appropriée, par exemple en polyacrylate. De toute manière, on pourra prévoir, pour dimi- nuer les frottements entre bague et joint, qu'à l'empla- cement de leur contact axial mutuel la bague 13 (ou le joint) porte une surface de butée 20, laquelle peut d'ailleurs être revêtue d'une couche de matériau dimi- nuant encore les frottements. Enfin, il est à noter que la bague 13 peut être rendue plus rigide par adjonction d'une armature interne métallique (non représentée). Comme il va de soi et comme il résulte d'ail- leurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réa- lisation qui ont été plus particulièrement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Joint d'étanchéité à lèvre pour arbre tour- nant, du type comportant une partie périphérique exté- rieure de fixation (5), destinée à être introduite dans un logement d'une partie fixe, et une lèvre radialement intérieure (6) reliée à ladite partie périphérique et dont une arête (7) d'étanchéité est destinée à venir en contact avec appui élastique à la périphérie d'un arbre tournant (2), pour assurer l'étanchéité entre cet arbre et ladite partie fixe, caractérisé en ce qu'il comporte en avant de ladite lèvre (6), eu égard au sens du dépla- cement axial relatif de l'arbre (2) par rapport au joint (1) lors des opérations de montage, une bague protec- trice et autocentreuse (13) en une matière relativement rigide mais déformable, l'arête (14) de la lèvre radia- lement intérieure (15) de cette bague ayant à l'état libre un diamètre inférieur-à celui que présente, égale- ment à l'état libre, ladite arête d'étanchéité (7). 2. Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie périphérique extérieure (16) de ladite bague (13) est retenue axialement, de façon à pouvoir y tourner, dans une cage (17) de ladite partie périphérique extérieure de fixation (5). 3. Joint selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite cage (17) est délimitée par un rebord (18) coopérant avec une nervure périphérique (21) de ladite bague (13). 4. Joint selon la revendication 2 ou 3, caracté- risé en ce qu'à l'emplacement de leur contact axial mu- tuel, la bague (13) (ou le joint (1)) porte une surface de butée à frottement localisé (20). 5. Joint selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que la matière constituant ladite bague (13) protectrice et autocen- treuse a un faible coefficient de frottement sur la ma- tière constituant le joint proprement dit (1).