Brevet FR2604235A1 — publié le 19880325

Garniture d'étanchéité pour piston hydraulique. La présente invention concerne une garniture d'étanchéité pour piston hydraulique formée d'un joint annulaire élastique assurant l'étanchéité au niveau d'une surface de glissement et de deux bagues anti-extrusion disposées latéralement de part et d'autre du joint annulaire élastique. Le joint annulaire élastique est habituellement une pièce en caoutchouc à section traversale en forme de T avec une barre verticale arrondie à son extrémité libre. La barre verticale constitue le lobe du joint venant en appui sur la surface de glissement et assurant l'étanchéité à son niveau tandis que les deux ailes du T forment deux épaulements recouvrant les bagues anti-extrusion et les maintenant en étroit contact avec la surface de glissement. Lors des mouvements alternatifs de va et vient du piston, le joint élastique de ce type de garniture est soumis à des efforts d'étirement et de torsion entre son lobe et ses épaulements qui finissent par provoquer sa déchirure. La présente invention a pour but de lutter contre l'inconvénient précité par une limitation des efforts d'étirement et de torsion affectant le joint en donnant une moindre mobilité au lobe du joint grâce à un profil particulier du joint et des bagues anti-extrusion. Elle a pour objet une garniture d'étanchéité ayant un joint annulaire élastique à section transversale en forme de V à pointe arrondie, la partie centrale du V étant pleine et constituant le lobe du joint qui vient en appui par la pointe arrondie sur la surface de glissement, et deux bagues anti-extrusion présentant latéralement, en regard du joint, une face latérale d'inclinaison complémentaire à celle du lobe. L'angle d'ouverture du V est avantageusement choisi aux environs de 600. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description ci-après d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple. Cette description sera faite en regard du dession dans lequel : - la figure 1 est coupe transversale partielle d'une garniture d'étanchéité de l'art antérieur et, - la figure 2 est une coupe transversale partielle d'une garniture d'étanchéité selon l'invention. On distingue sur la figure 1 une coupe partielle d'un piston hydraulique 1 et de son cylindre 2 au voisinage d'une garniture d'étanchéité évitant la perte du fluide hydraulique qui peut être à des pressions basses, moyennes ou hautes pouvant atteindre cinq cents bars. La garniture d'étanchéité, qui est du type connu mentionné précédemment, est disposée dans une gorge rectangulaire 3 du cylindre 2 et porte sur une surface de glissement 4 de l'arbre du piston 1. Elle comporte un joint annulaire 5 en caoutchouc flanqué latéralement de deux bagues anti-extrusion 6 et 7. Le joint 5 a une section transversale en forme de T, la barre centrale du T constituant un lobe 8 venant en appui sur une surface de coulissement du piston 1 et les ailes du T constituant des épaulements 9 et 10 recouvrant les bagues anti-extrusion 6 et 7. Les bagues anti-extrusion 6 et 7 ont une section transversale rectangulaire adaptée au profil latéral du joint 5. Maintenues en étroit contact avec la surface de coulissement par l'appui exercé par les épaulements 9 et 10 du joint 5, elles évitent l'extrusion du lobe 8 en obturant les lumières apparaisant au niveau de l'alésage 3, entre le piston 1 et son cylindre 2, en raison des jeux existants. Elles sont réalisées en un matériau plastique dur à usure et frottement optimisés qui peut être un polyamide, du polytetrafluoroéthylène ou une résine plus ou moins chargés. Elles sont fendues pour permettre leur montage dans la gorge 3 du cylindre 2 autour du piston 1. Le fluide hydraulique sous pression arrive à l'un des côtés de la garniture par le jeu existant entre le piston 1 et son cylindre 2 conformément au sens de la flèche 11, ce côté étant supposé être sur la figure le côté droit, et repousse le joint 5 contre la bague antiextrusion 6 placée du côté opposé. Sous l'effet de la pression du fluide, le lobe 8 du joint 5 qui assure l'étanchéité au niveau du piston 1 reflue vers la paroi latérale de cette bague anti-extrusion 6 sur laquelle il exerce une poussée dans le sens de la flèche 12 tandis que l'épaulement 9 du joint se trouve plaqué sur le dessus de cette bague anti-extrusions 6 où il exerce une poussée supplémentaire dans le sens de la flèche 13 renforçant l'appui qu'il exerce déjà. Le lobe 8 du joint de ce type de garniture qui n'est pas soutenu latéralement peut basculer lors des mouvements alternatifs de va et vient du piston 1 soumettant sa jonction avec les épaulements 9 et 10 à des torsions et des efforts d'étirement qui sont accentués lorsque le piston se déplace à l'encontre du sens de poussée du fluide hydraulique sur la garniture et qui finissent par produire des déchirures.On remarque en effet sur la figure, qu'un déplacement du piston 1 vers la droite, à l'inverse du sens de la poussée du fluide hydraulique sur la garniture représenté par la flèche 11, tend à éloigner le lobe 8 du joint 5 de la paroi latérale de la bague anti-extrusion 6 dans un mouvement de basculement selon les flèches courbes 14 et 15 qui accentue encore l'appui et donc l'immobilisation de l'épaulement 9 sur le dessus de la bague anti-extrusion 6 l'empêchant de répondre aux sollicitations de déformation du joint 5 qui se concentrent à la frontière du lobe et y provoquent des torsions et des étirements tendant à entraîner des déchirures. La figure 2 représente une garniture d'étanchéité selon l'invention. Comme la précédente, elle est disposée dans une gorge rectangulaire 20 d'un cylindre 21 d'un piston hydraulique 22, porte sur une surface de glissement 23 du piston hydraulique 22 et se compose d'un joint annulaire en caoutchouc 24 flanqué latéralement de deux bagues anti-extrusion 25 et 26. Le joint annulaire 24 a une section transversale en forme de V, à pointe arrondie et à bords rabattus à l'horizontale, les faces du V étant inclinées selon un angle d'environ 60 degrés de part et d'autre. La partie centrale du V est pleine et constitue un lobe 27 venant prendre appui, par sa pointe arrondie sur la surface de coulissement 23 du piston ?2 tandis que les bords rabattus du V forment deux épaulements 28 et 29 recouvrant les bagues anti-extrusion 25 et 26. Les bagues anti-extrusion 25 et 26 ont une section transversale en forme de trapèze asymétrique épousant le profil latéral du joint 24. Elles se logent sous les épaulements 28 et 29 du joint 24, leurs flancs inclinés venant au contact de ceux du lobe 27 du joint 24. Comme dans le cas précédent, elles sont fendues pour permettre leur montage et réalisées en un matériau plastique dur à usure et frottement optimisés. L'appui du joint annulaire 24 sur les bagues 25 et 26 se fait accessoirement par les épaulements 28 et 29, l'essentiel de l'effort étant, comme le montre les parallélogrammes des forces représentés sur la figure, par l'intermédiaire des flancs dont la poussée latérale est contenue par une poussée antagoniste des flancs de l'alésage 20. Le fluide hydraulique sous pression arrive à l'un des côtés de la garniture par le jeu existant entre le piston 22 et son cylindre 21, ce côté étant toujours supposé être sur la figure le côté droit, et repousse le joint 24 contre la bague anti-extrusion 26 placée du côté opposé. Sous l'effet de la pression du fluide s'exerçant selon le sens de la flèche 30, le joint 24 a tendance à s'appuyer sur le flanc incliné de la bague anti-extrusion 26 et à refluer vers le fond de l'alésage 20 sans accroitre, contrairement au cas précédent, l'appui de l'épaulement 29 sur la bague anti-extrusion 26. Le lobe 27 du joint 24 profilé en V a une assise très large sur le fond de l'alésage 20 qui le rend peu déformable latéralement. Sa résistance aux déformations latérales est en outre renforcée par les poussées latérales antagonistes qu'il subit de la part des parois latérales de l'alésage 29 du fait que l'appui du joint 24, sur les bagues anti-extrusion 25 et 26, se fait essentiellement par l'intermédiaire des flancs inclinés. L'appui du joint 24 sur les bagues anti-extrusion 25 et 26 par l'intermédiaire de flancs inclinés a également l'avantage de permettre au joint 24 d'agir en compensateur d'usure pour les bagues anti-extrusion et ainsi d'assurer une protection du lobe- du joint, contre l'extrusion, meilleure qu'auparavant. On peut, sans sortir du cadre de l'invention, modifier certaines dispositions ou remplacer certains moyens par des moyens équivalents. Ce type de joint conçu principalement pour un mouvement de translation peut également convenir en étanchéité rotative. REVENDICATIONS 1/ Garniture d'étanchéité pour piston hydraulique (1) formée d'un joint annulaire élastique (24) assurant l'étanchéité au niveau d'une surface de glissement (23) et de deux bagues anti-extrusion (25, 25) flanquées latéralement de part et d'autre du joint, caractérisée en ce que le joint (24) a une section transversale en forme de V à pointe arrondie, la partie centrale du V étant pleine et constituant le lobe (27) du joint (24) venant en appui par la pointe arrondie sur la surface de glissement (23), et en ce que les bagues anti-extrusion (25, 26) présentent, latéralement en regard du joint (24), une face d'inclinaison complémentaire à celle du lobe (27) sur laquelle se dernier prend appui. 2/ Garniture d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisée en ce que le joint (24) a une section transversale en forme de V ayant un angle d'ouverture d'environ 60 degrés. 3/ Garniture d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisée en ce que le joint (24) a une section transversale en forme de V à pointe arrondie et à bords rabattus à l'horizontale constituant deux épaulements (28, 29) venant recouvrir les bagues anti-extrusion (25, 26).