Brevet FR2596841A3 — publié le 19871009

FR 2596841 A3 19871009 FR 8704897 A 19870407 La présente invention concerne une garniture d'étanchéité pour un organe mobile apte à séparer des liquides des gaz et à coopérer avec un organe fixe pour guider, par rapport à celui-ci, l'organe mobile; l'invention concer5 ne, en particulier, les garnitures utilisées pour exercer simultanément des actions de guidage et d'étanchéité, par exemple entre un piston et une paroi latérale cylindrique à l'intérieur de laquelle coulisse le piston, applicable, par exemple, à des suspensions hydropneumatiques, des amortis10 seurs auto-réglables, des amortisseurs à gaz, des systèmes de freinage et similaires. On sait que dans les systèmes actuels, quand il faut exercer soit une action de guidage soit une action d'étanchéité entre un organe mobile, tel un piston, et un 15 organe fixe, tel, par exemple, le siège dans lequel coulisse le piston, on utilise les garnitures dites "O-ring" ou bien des garnitures de forme toroidale, qui sont logées dans des rainures annulaires pratiquées sur les parois latérales du piston. Cependant, ces garnitures présentent l'inconvénient 20 de se détériorer assez rapidement en présence de positionnements obliques du piston par rapport au siège de coulissement, avec, pour conséquence, une perte d'étanchéité. La présente invention a pour but de réaliser une garniture apte à être montée sur un organe mobile, par exem25 ple un piston, pour exercer simultanément aussi bien des actions d'étanchéité que des actions de guidage, et qui sont en mesure de présenter une usure modeste même en présence de positionnements obliques entre le piston et le siège de guidage. Un autre but de l'invention est de réaliser une 30 garniture qui puisse aussi être incorporée au piston, de manière à former, au besoin, une seule unité. Les objectifs indiqués ci-dessus sont atteints par l'invention, qui concerne une garniture d'étanchéité pour un organe mobile apte à séparer des liquides des gaz et à coo35 pérer avec un organe fixe pour guider, par rapport à celui- ci, l'organe mobile, caractérisée par le fait qu'elle comprend, en combinaison, une partie latérale de centrage réalisée en un élastomère et comprenant une paire de saillies arrondies d'une hauteur prévue pour présenter, en fonction5 nement, une interférence relativement réduite avec ledit organe fixe, et au moins une partie frontale d'étanchéité réalisée en un élastomère et formant une seule pièce avec une des extrémités de ladite partie latérale de centrage, ladite partie frontale d'étanchéité comprenant: une lèvre 10 oblique, déformable de façon élastique, s'étendant en porteà-faux aussi bien frontalement que latéralement par rapport à ladite partie latérale de centrage et ayant une longueur prévue pour présenter, en fonctionnement, une interférence avec ledit organe fixe plus grande que celle réalisée par i5 lesdites saillies arrondies, ainsi qu'une cavité frontale imrmédiatement adjacente à la zone de départ de ladite lèvre oblique, du côté opposé auxdites saillies arrondies, ladite cavité frontale étant apte à être remplie par un liquide ou un gaz sous pression pour provoquer, en fonctionnement, la 20 flexion vers l'extérieur de ladite lèvre oblique dans une direction prévue pour augmenter son interférence avec ledit organe fixe. Pour faciliter la compréhension de l'invention, il est donné ci-après une description non limitative de quel25 ques exemples de réalisation en se référant au dessin annexé. Sur ce dessin: La figure 1 représente un piston mobile muni de la garniture selon l'invention. La figure 2 représente une variante possible de la garniture de la figure 1. La figure 3 représente un piston mobile avec une autre variante de la garniture selon l'invention. En se référant à la figure 1, il est représenté un 35 organe mobile 1 qui, dans cet exemple non limitatif, est un piston de type connu,muni d'une garniture d'étanchéité 2 logée dans une rainure 3, par exemple annulaire, du piston 1 et apte à séparer des liquides des gaz et à coopérer avec un organe fixe 4 de n'importe quel type connu (représenté, pour 5 simplifier, seulement en parties et en hachures), par exemple un siège de coulissement du piston 1, afin de guider l'organe mobile I par rapport audit organe fixe 4. La garniture 2 est annulaire et, étant donné qu'elle est symétrique, comme aussi le piston I et le siège 4, on n'en a représenté, 10 pour simplifier, qu'une moitié. Il est clair que ce qui sera décrit peut s'appliquer également à des garnitures d'étanchéité non annulaires, ou encore non destinées à des pistons ou à d'autres organes cylindriques, mais destinées, par exemple, à assurer l'étanchéité entre des organes plans, 15 et ayant donc la forme de segments rectilignes; tel est le cas, par exemple, des garnitures destinées à assurer l'étanchéité entre deux plans coulissants, par exemple sur une machine-outil. La garniture 2 est réalisée en une seule pièce en 20 un élastomère, par exemple caoutchouc, et, selon l'invention, elle comprend, en combinaison, une partie latérale de centrage 6 et une partie frontale d'étanchéité 7 formant une seule pièce avec la partie 6 par une des extrémités de cette dernière. La partie 6 est munie radialement, 25 à l'extérieur, d'une paire de saillies arrondies constituée, dans l'exemple non limitatif représenté, par des nervures annulaires 8 positionnées radialement en relief et d'une hauteur prévue pour déterminer, en fonctionnement avec les organes I et 4 accouplés, comme cela est représenté sur la 30 figure 1, une interférence relativement réduite, insuffisante pour exercer une action d'étanchéité vis-à-vis d'éventuels fluides qui tendraient à se glisser sous pression entre les organes 1 et 4, mais suffisantes pour assurer le centrage et le guidage de l'organe I par rapport à 35 l'organe 4 sans danger de contacts directs entre les res- pectives surfaces latérales, externe et interne respectivement, de ces organes. La partie frontale d'étanchéité 7 comprend, en revanche, une lèvre oblique 10, déformable de façon élastique, qui s'étend en porte-àfaux à partir de la 5 partie latérale 6 aussi bien frontalement que latéralement, et une cavité frontale l1 immédiatement adjacente à la zone de départ de la lèvre 10, du côté opposé aux saillies 8. Dans l'exemple non limitatif représenté, aussi bien la cavité 11 que la lèvre 10 sont annulaires et cette dernière lu s'oriente dans un sens divergent par rapport à l'axe de la garniture 2. En outre, selon l'invention, la lèvre l0 a une longueur prévue pour présenter, avec la garniture 2 en place et les organes 1 et 4 accouplés, une interférence avec l'organe fixe 4 plus grande que celle réalisée par les sail15 lies ou nervures 8 et en tout cas suffisante pour exercer une action d'étanchéité aussi bien vis-à-vis de substances liquides que de substances gazeuses qui tenteraient de se glisser dans le jeu existant entre les organes I et 4. De son côté, la cavité l! est apte à être remplie par lesdites 20 substances liquides et/ou gazeuses sous pression contenues entre les organes 1 et 4 pour provoquer, en fonctionnement, la flexion vers l'extérieur de la lèvre 10 de façon à augmenter encore son interférence avec l'organe 4. Pour faciliter ladite flexion vers l'extérieur de la lèvre 10 en 25 fonction de la pression de fluide exercée sur la partie d'étanchéité 7, la partie de centrage 6 est munie, du c6té des saillies 8, d'une cavité 12, annulaire dans l'exemple représenté, située près de la zone de départ de la lèvre 10 et immédiatement adjacentes à la saillie 8 la plus proche de 30 la partie 7. Entre les deux saillies 8, la partie 6 présente, de préférence, une cavité 14, annulaire dans l'exemple représenté, d'un profil symétrique à celui des nervures 8. La garniture 2 est montée à déclic, grâce à sa déformabilité, dans la rainure 3 du piston I et celui-ci est 35 monté ensuite dans l'organe fixe 4 (qui peut être, par exemple une enveloppe de type connu d'un amortisseur, ou de tout autre équipement, avec du fluide sous pression), la partie d'étanchéité 7 de la garniture 2 étant tournée vers ledit fluide sous pression. En introduisant l'organe I dans 5 l'organe 4, les saillies 8 et la lèvre 10 se déforment de façon élastique et exercent sur les parois latérales internes de l'organe 4 une pression proportionnelle aux respectives interférences, au repos, avec cette paroi. Par conséquent, les saillies 8 exerceront une pression très basse, 10 l'interférence au repos avec l'organe 4 étant faible, et elles assureront donc avec leur déformation un guidage parfait de l'organe 1. Cependant, lesdites saillies 8, à-cause justement de leur faible pression due à la faible interférence avec l'organe 4, ne seraient pas en mesure d'empêcher 15 le passage du fluide sous pression au-delà du piston ou organe mobile 1. Mais à cette fin intervient la partie 7, qui, en fonctionnement, se trouve toujours tournée vers le fluide à contenir. L'importante interférence de la lèvre 10 fait que, en fonctionnement, elle exerce une pression élevée sur 20 la paroi de l'organe 4 avec, pour conséquence, l'impossibilité pour le fluide à contenir de filer plus loin. Mme si la pression du fluide augmente par exemple en conséquence du fonctionnement du dispositif dont font partie les organes 1 et 4 (par exemple, si ces organes 1 et 4 font partie de 25 l'amortisseur d'un véhicule, pendant l'absorption des efforts dus à un accident de terrain), l'étanchéité ne diminue pas, étant donné que la pression exercée par le fluide qui se trouve à l'intérieur de la cavité Il fait flèchir la lèvre 10 vers l'organe 4, en augmentant ainsi la pression 30 exercée sur celui-ci par cette lèvre et en renforçant donc l'action d'étanchéité. De plus, les positionnements obliques de l'organe mobile 1, qui provoquent une importante usure de la lèvre 10, ne peuvent plus avoir lieu, car les poussées latérales sont absorbées de façon équilibrée par les sail35 lies 8, qui maintiennent l'organe 1 dans la position correcte. Sur la figure 2, dans un but de simplification, les détails semblables ou identiques à ceux déjà décrits sont indiqués avec les mêmes références. Cette figure 2 re5 présente une variante 2a de la garniture selon l'invention, apte à être utilisée entre des organes en mouvement relatif pour empêcher les mélanges de fluides différents sous pression, par exemple de l'huile et du gaz, séparés par l'organe mobile et se trouvant tous les deux & l'intérieur du siège 10 de coulissement de ce dernier. La seule différence entre la garniture 2 et la garniture 2a réside dans le fait que cette dernière comprend deux parties frontales d'étanchéité 7 opposées, chacune de ces parties étant située à l'extrémité correspondante de la partie latérale de centrage 6, qui est 15 commune aux deux parties 7 opposées, et étant munie d'une lèvre 10 et d'une cavité frontale 11 à la base de cette dernière, située du côté opposé aux saillies 8. Celles-ci sont toujours au nombre de deux, symétriques et séparées par une cavité 14 et à côté de chaque saillie 8 se trouve, vers la 20 lèvre 10 correspondante la plus proche, une cavité 12, de sorte que ces cavités sont présentes sur la partie 6 au nombre de deux, chacune située à la base d'une des lèvres 10 du côté opposé à la cavité frontale 11 correspondante. Il est clair que la garniture 2a fonctionne exactement commrne la 25 garniture 2, avec la seule différence qu'elle est en mesure d'exercer une action d'étanchéité également efficace par ses deux propres extrémités et donc vis-à-vis de fluides différents sous pression se trouvant de côtés opposés par rapport à l'organe mobile 1. En option, la garniture 2a peut être 30 munie d'une armature de renfort 20 disposée, selon l'invention, immédiatement au-dessous des saillies 8 et s'étendant seulement jusqu'à proximité immédiate de la zone de départ de chaque lèvre oblique 10 ou bien s'étendant seulement en rapport avec la partie latérale 6. Enfin, en se référant à la figure 3, la référence 21 désigne une autre variante de l'invention, conçue pour des applications dans lesquelles l'organe mobile consiste exclusivement en un piston. Selon cette variante, en effet, une garniture 2b du type de celles précédemment décrites, 5 est prévue pour former une seule pièce avec un piston la réalisé, de préférence, en tôle emboutie, de manière à constituer avec ce dernier une seule unité fonctionnelle, désignée par la référence 21. La garniture 2b parcourt extérieurement tout le piston la auquel elle est ancrée par 10 vulcanisation et sa partie frontale d'étanchéité 7 s'étend sur toute la face de ce piston. L'armature 20 est définie par une paroi latérale 22 du piston la et du côté opposé à la face de celui-ci peut être prévue, en option, une autre partie 7, en cas de besoin, cornme pour la garniture 2a. REVENDICATIONS 1. Garniture d'étanchéité pour un organe mobile apte à séparer des liquides des gaz et à coopérer avec un organe fixe pour guider, par rapport à celui-ci, l'organe mobile, caractérisée par le fait qu'elle comprend, en combinaison, une partie latérale de centrage réalisée en un élastomère et comprenant au moins une paire de saillies arrondies d'une hauteur prévue pour déterminer, avec la garniture en place, une interférence relativement réduite avec 10 ledit organe fixe, et au moins une partie frontale d'étanchéité réalisée en un élastomère et formant une seule pièce avec une desdites extrémités de ladite partie latérale de centrage, ladite partie frontale d'étanchéité comprenant: une lèvre oblique, déformable de façon élastique, s'étendant 15 en porte-à-faux aussi bien frontalement que latéralement à partir de ladite partie latérale de centrage et ayant une longueur prévue pour présenter, en fonctionnement, une interférence avec ledit organe fixe plus grande que celle réalisée par lesdites saillies arrondies, et une cavité 20 frontale inmmédiatement adjacente à la zone de départ de ladite lèvre oblique, du côté opposé auxdites saillies arrondies, ladite cavité frontale étant apte à être remplie par un liquide ou un gaz sous pression pour provoquer, en fonctionnement, la flexion vers l'extérieur de ladite lèvre 25 oblique en vue d'augmenter l'interférence avec ledit organe fixe. 2. Garniture d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle présente une forme annulaire, lesdites saillies de la partie latérale de centrage 30 étant constituées par des nervures annulaires positionnées radialement sur l'extérieur de ladite partie latérale, et ladite lèvre oblique étant de forme annulaire et s'étendant dans un sens divergent par rapport à l'axe de ladite garniture. 3. Garniture d'étanchéité selon l'une des revendications I ou 2, caractérisée par le fait que ladite partie latérale de centrage présente, du c6té desdites saillies, une cavité située près de la zone de départ de ladite lèvre oblique et immédiatement adjacente à celle desdites saillies la plus proche de ladite lèvre oblique, de manière à facili5 ter ainsi la flexion vers l'extérieur de cette lèvre. 4. Garniture d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications I à 3, caractérisée par le fait que, entre les deux dites saillies, ladite partie latérale de centrage présente une autre cavité, symétrique par rapport 10 auxdites saillies. 5. Garniture d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait qu'elle comprend deux parties frontales d'étanchéité opposées, chacune desquelles est située en rapport avec l'extrémité res15 pective de ladite partie latérale de centrage, est munie de la respective lèvre oblique en porte-à-faux et présente une cavité située du côté opposé auxdites saillies de la partie latérale, près de la zone de départ de la lèvre oblique. 6. Garniture d'étanchéité selon l'une quelconque 20 des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait qu'elle comprend une armature rigide de renfort disposée immédiatement au-dessous desdites saillies de la partie latérale de centrage, ladite armature s'étendant seulement jusqu'à proximité immédiate de la zone de départ de ladite lèvre oblique. 7. Garniture d'étanchéité pour un piston selon la revendication 6, caractérisée par le fait que ladite garniture est incorporée au piston, par la partie extérieure de celui-ci, de manière à former avec ce piston une unité, la30 dite armature étant constituée par la paroi latérale dudit piston et ladite partie frontale d'étanchéité s'étendant sur toute la face dudit piston.