Brevet FR2587772A1 — publié le 19870327

La présente invention concerne un type de douille de frottement assurant l'étanchéité entre un joint à lèvre et un arbre tournant, ainsi que son dispositif de blocage interne utilisable en d'autres applications Les montages d'étanchéité actuels, utilisant le joint à lèvre, sont conçus sans ou avec douille de frottement intermédiaire entre le joint et 11 arbre tournant La première solution est formellement déconseillée par tous les fabricants de joints d'étanchéité à lèvre .En effet, outre que la liaison directe joint/arbre tournant implique une contraignante et couteuse mise en oeuvre de 1' arbre dans son ensemble (choix d'un acier de cémentation uu nitruration, ébauche, cémentation ou nitruration de la portée du joint, traitement thermique, redressage, finition usinage, rectification en plongée de la portée du joint), elle entraine la formation rapide d'une gorge sur l'arbre, du fait d'un effet abrasif lié à un serrage important de la livre du joint, à laquelle un ressort de brSdage est incorporé . Or, cette détérioration périphérique a les plus graves conséquences lorsqu'il s'agit de remplacer un joint défectueux, étant donné que la lèvre d'un nouveau joint ne doit, en aucune façon, coincider avec l'ancienne portée La deuxième solution est, quant à elle, préconisée sans exception par tous les fabricants de joints d'étanchéité à lèvre .Malheureusement, les douilles de frottement en question n'existent pas actuellement sur le marché des composants industriels . Cette carence oblige, par conséquent, les utilisateurs soit à appliquer encore la liaison directe avec les conséquences que cela entraine (fuites rapides et remplacements fréquents du joint), soit à fabriquer euxmêmes et au prix fort ces douilles de frottement, selon diverses techniques quant à la manière d'assurer leur blocage en rotation et en axial sur l'arbre tournant (entretoisage bloqué mécaniquement, blocage par vis radiale, frettage à la presse ou à chaud La douille de frottement selon l'invention s'attache à combler toutes les lacunes actuelles liées à l'association joint d'étanchéité à lèvre/arbre tournant, en proposant un produit simple, doté d'un dispositif de blocage autonome, de manière à répondre techniquement et économiquement aux nécessités du problème Cette douille de frottement se compose essentiellement d' une bague pourvue de 2 gorges intérieures . L'une, de forme rectangulaire, est destinée à recevoir un joint torique L'autre, de forme trapézoldale, sert de logement à un anneau ouvert de section ronde et en acier traité(acier à ressort). Sur l'une des faces axiales de la bague, des taraudages sont pratiqués et destinés à recevoir des vis de serrage Ainsi, lorsque l'on agit sur celles-ci dans le sens du vissage, l'anneau se trouve repoussé sur la face inclinée de la gorge intérieure trapézordale et l'effet de coin qu'il re çoit et imprime radialement sur l'arbre tournant, permet d' obtenir une liaison très efficace entre la douille de frottement et l'arbre tournant Sur la même face axiale de la bague se trouve également une petite goupille qui, en pénétrant à l'intérieur de la gorge trapézoidale, empêche que l'une des vis de serrage se présente face à la partie immatérielle de l'anneau ouvert L'appui vis de serrage/anneau ouvert peut être amélioré, si nécessaire, soit par un léger plat sur l'anneau ouvert, soit par l'interposition d'une rondelle plate ouverte Sur l'extérieur de la douille de frottement sont pratiqués 2 chanfreins d'extrémité, permettant de monter facilement le joint d'étanchéité sans détériorer sa lèvre La douille de frottement selon l'invention est la principale des nombreuses possibilités d'application du dispositif de blocage en rotation et en axial par frettage d'un anneau ouvert, qui est la particularité essentielle du brevet .Ce dispositif mécanique peut, en effet, s'adapter à d'autres composants industriels de grande diffusion réclamant une immobilisation en rotation ou en axial, ou rotation et axial associés, sous efforts nuls ou modérés, tels que:douille-écrou de frottement, écrou de serrage, bride porte-joint d'étanchéité,couvercle de fermeture,bague intérieure et bague extérieure de roulement à billes ou à rouleaux La figure I représente la douille de frottement selon 1' invention en coupe longitudinale avec le joint torique et 1' anneau ouvert montés et les vis de serrage, ainsi que la goupille d'orientation de l'anneau ouvert,en situation de pré montage.le joint d'étanchéité à lèvre est aussi représenté La figure 2 représente la douille de frottement en vue axiale extérieure, avec positionnement des vis de serrage et de la goupille d'orientation de l'anneau ouvert La figure 3 représente la douille de frottement à une échelle agrandie, en situation d'assemblage de ses éléments constitutifs La figure 4 représente la douille de frottement à une échelle agrandie, en situation de montage et de blocage sur un arbre tournant Les figures 5 et 6 représentent l'anneau ouvert La figure 7 représente une douille-écrou de frottement munie du même dispositif de blocage en rotation et en axial que-la douille de frottement selon l'invention La figure 8 représente un écrou de serrage muni du même dispositif de blocage en rotation et en axial que la douille de frottement selon l'invention La figure 9 représente une bride ou un couvercle de fermeture muni du même dispositif de blocage en rotation et en axial que la douille de frottement selon l'invention, mais avec action de blocage vers l'extérieur La figure 10 représente le dispositif de blocage en rotation et en axial par frettage d'un anneau ouvert, adapté à une bague intérieure de roulement à billes ou à rouleaux La figure 11 représente le dispositif de blocage en rotation et en axial par frettage d'un anneau ouvert, adapté à une bague extérieure de roulement à billes ou à rouleaux La figure 12 représente le diagramme des zones de frettage de l'anneau ouvert La douille de frottement pour joint d'étanchéité à lèvre (J) représentée principalement par les figures 1 et 2 comporte une bague (1) ayant une gorge intérieure de forme tra pézoldale destinée à recevoir un anneau ouvert (2) et une gorge intérieure de forme rectangulaire servant de logement à un joint torique (5) dont la fonction est d'assurer 1' étanchéité statique entre la bague (i) et l'arbre tournant Sur l'une des faces de la bague (1), des taraudages (8) sont pratiqués pour recevoir des vis de serrage (3) à 6 pans creux en acier traité . Le nombre de celles-ci peut varier selon le diamètre de la bague (1) . Sur cette même face, un perçage axial (9) reçoit une petite goupille (4) qui pénètre à l'intérieur de la gorge tra pézoidale et a pour rôle, dans la mesure où: cyb 2 chanfreins (7) pratiqués aux extrémités du diamètre extérieur de la bague (1) permettent de monter le joint d' étanchéité (J) sans détériorer sa lèvre Tous les éléments constitutifs de la douille de frottement étant assemblés selon la figure 3, le blocage de celleci sur l'arbre tournant s'effectue selon la figure 4 .A savoir : en serrant les vis (3), de manière à faire subir à l'anneau ouvert (2) un puissant effet de coin entre la face inclinée (6) de la gorge trapézoidale et le diamètre de 1' arbre tournant Le blocage en rotation dans les 2 sens et en axial entre la douille de frottement et l'arbre tournant est ainsi réalisé de la façon la plus efficace, c'est à dire par frettage sectoriel de l'anneau ouvert (2), suivant des zones de force (15) telles que représentées par la figure 12 Le démontage douille de frottement/arbre tournant s'effectue tout simplement en desserrant les vis (3) . Lors de cette opération, pour faciliter, si nécessaire, l'expansion et le recul de l'anneau ouvert (2) au fond de la gorge tra pézoldale, il suffit d'imprimer un mouvement de rotation à la douille de frottement en utilisant le trou de la goupille (9), celle-ci étant en retrait de la face de la bague(1), comme point d'appui pour un outillage frappant (marteau et chasse-goupille par exemple) La portée des vis de serrage (3) contre 11 anneau ouvert (2) peut être améliorée, si nécessaire, soit par un léger plat sur l'anneau ouvert (2), soit par l'interposition d'une rondelle plate ouverte de faible épaisseur (0,3 à Imm maxi). La douille de frottement selon l'invention est destinée à assurer une étanchéité intermédiaire entre joint à lèvre et arbre tournant, en préservant celui-ci de toute détéri8ra- tion qu'entraine la liaison directe Le dispositif de blocage en rotation dans les 2 sens et en axial par frettage d'un anneau ouvert (2), qui est la particularité essentielle du brevet, peut être également incorporé à 4 produits industriels de grande diffusion a)"Douille-écrou de frottement, selon la figure 7 . Elle se compose d'une bague-écrou (in), d'un anneau ouvert (2), d un joint torique (5) assurant l'étanchéité avec l'arbre tournant, de vis de serrage (3) et d'une goupille (hors dessin) d'orientation de l'anneau ouvert (2) .Ce produit, très économique, présente 4 fonctions groupées : Douille de frottement - Ecrou de serrage - Blocage en rotation dans les 2 sens - Etanchéité entre douille et arbre b)"Ecrou de serrage", selon la figure 8 . il se compose d'une bague-écrou (11), d'un anneau ouvert (2), de vis de serrage (3) et d'une goupille (hors dessin) d'orientation de 11 anneau ouvert (2) . Ce produit très simple présente 1' énorme avantage de ne nécessiter aucun usinage particulier sur l'arbre tournant pour assurer un blocage en rotation très efficace c)"Bride-couvercle de fermeture", selon la figure 9 Elle se compose d'un corps (12), d'un anneau ouvert (2), de vis de serrage (3), d'un joint torique (5) d'étanchéité et d'une goupille (hors dessin) d'orientation de l'anneau ouvert (2) . Ce produit de grande consommation, mais qui ne fait pas actuellement l'objet d'une production industrielle, présente un blocage en rotation et en axial, par frettage de l'anneau ouvert (2), vers l'extérieur d)"Bague intérieure et bague extérieure de roulement à billes ou à rouleaux", selon les figures 10 et Il . Ce dispositif de montage très économique permet de bloquer très efficacement en rotation et en axial la bague intérieure(13) ou la bague extérieure (14) d'un roulement, dès lors qu'elle ne subit pas de charge axiale .Le blocage s'effectue vers l'intérieur (figure 10) ou vers l'extérieur (figure 11) par frettage de l'anneau ouvert (2) sous l'action de vis de serrage (3) REVENDICATIONS 1) Douille de frottement pour joint d'étanchéité à lèvre(J) adaptable sur arbre tournant et caractérisée par le fait qu' elle comprend une bague (1) pourvue d'une gorge intérieure de forme trapézordale, servant de logement à un anneau ouvert (2) en acier traité 2) Douille de frottement pour joint d'étanchéité à lèvre(J) selon la revendication I et caractérisée par le fait que 1' anneau ouvert (2) fretté entre la face inclinée (6) de la gorge trapézoldale et l'arbre tournant, sous l'action de vis axiales (3), interdit tout déplacement en rotation dans les 2 sens et en axial entre la douille et l'arbre tournant 3) Douille de frottement pour joint d'étanchéité à lèvre(J) selon les revendications précédentes et caractérisée en ce qu'une petite goupille axiale (4), en pénétrant à l'intérieur de la gorge trapézoldale et entre les extrémités de l'anneau ouvert (2), empêche que l'une des vis de serrage (3) se pré-sente face à la partie immatérielle (angle ct; ) de l'anneau ouvert (2), dans la mesure où : cy; 4) Douille de frottement pour joint d'étanchéité à lèvre(J) selon les revendications précédentes et caractérisée en ce qu'elle comporte accessoirement un joint torique intérieur(5) assurant l'étanchéité statique de son assemblage avec l'arbre tournant 5) Douille de frottement pour joint d'étanchéité à levre(J) caractérisée en ce que l'appui vis de serrage (3) contre anneau ouvert (2) peut être amélioré, si nécessaire, soit par un léger plat sur l'anneau ouvert (2), soit par l'interposition d'une rondelle plate ouverte de faible épaisseur 6) Douille de frottement pour joint d'étanchéité à lèvre(J) caractérisée en ce que son dispositif de blocage en rotation et en axial sur un arbre tournant par frettage d'un anneau ouvert (2), qui est la particularité essentielle du brevet, peut tout aussi bien être incorporé à une douille-écrou de frottement (figure 7), un écrou de serrage (figure 8), un couvercle de fermeture (figure 9) transformable en une bride porte-joint d'étanchéité par simple usinage une bague intérieure (figure 10) et une bague extérieure (figure 11) de roulement à billes ou à rouleaux. Dans les cas des figures 9 et Il, le blocage s'effectuant vers l'extérieur par frettage de l'anneau ouvert (2) sous l'action des vis de serrage (3..