Brevet FR2628814A1 — publié le 19890922

L'invention se rapporte à une garniture d'étan- chéité, notamment à une garniture d'étanchéité radiale pour arbres ou à un soufflet, destiné à fermer le joint entre un élément extérieur creux et un élément intérieur monté dans l'élément extérieur, garniture qui comprend un segment de fixation, associé à l'un des élément en po- sition fixe, et un segment d'étanchéité appuyé contre l'autre élément par au moins une lèvre d'étanchéité, et dans laquelle au moins le segment d'étanchéité est de configuration élastique. Dans une garniture d'étanchéité radiale pour ar- bres, mais aussi pour les soufflets, on prévoit fréquem- ment des ressorts, en particulier des ressorts jarretel- les,dans la région de la lèvre d'étanchéité, pour attein- dre la précontrainte nécessaire, ou pour garantir le maintien d'une précontrainte prédéterminée sur une durée de vie prédéterminée. En outre, dans d'autres formes de garnitures d'étanchéité ou de soufflets, par exemple, dans le cas de garnitures en U à double lèvre ou de souf- flets à profil de toit, on ne dispose d'aucune mesure de construction particulière pour régler la précontrainte ou la pression d'appui des lèvres d'étanchéité, à l'ex- ception de la précontrainte propre qui résulte de la con- formation et/ou de la nature de la matière. En partant de cet état de fait, l'invention se donne pour but de proposer une garniture d'étanchéité dans laquelle il ne soit nécessaire de prévoir aucune me- sure particulière à action mécanique pour obtenir la pré- contrainte nécessaire ou la force d'adhérence de la lè- vre d'étanchéité, non plus que d'autres mesures pour maintenir une garniture d'étanchéité en position fixe par rapport à un élément de palier ou de roulement dans l'état de sous-ensemble pré-monté. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que le segment d'étanchéité et/ou le segment de fixation est ou sont muni(s) de élément faits d'une ma- tière magnétisable. La retenue de la garniture d'étanchéité à l'état de sous-ensemble prémonté ou encore le maintien des lèvres d'étanchéité en apDui sur la partie à enfer- mer à joint étanche est assuré Par l'intermédiaire des élément magnétisables. Il en résulte la nécessité d'une magnétisation plus ou moins forte selon les cas d'appli- cation. On peut ainsi se dispenser de moyens de précon- trainte mécanique. Par ailleurs, on peut aussi adopter une disoosition des éléments aimantés ou magnétisables dans la région des segments de fixation d'une garniture d'étanchéité qui assure la retenue nécessaire de la gar- niture d'étanchéité par rapport à la pièce dans laquelle elle est logée. Il est préférable d'utiliser comme éléments magnétisables à incorporer dans la garniture d'étanchéi- té au moment de sa fabrication, des éléments présentés sous la forme d'une poudre métallique. L'incorporation de la poudre métallique ou d'autres élément peut s'effec- tuer aussi bien dans le cas de garnitures d'étanchéité fabriquées en matière plastique, pendant l'injection, que dans le cas des garnitures d'étanchéité en caout- chouc. Toutefois, on PDeut encore envisager de réaliser les éléments sous la forme d'un revêtement fait d'une ma- tière magnétisable. Finalement, les éléments magnétisables peuvent aussi réalisés sous la forme d'un anneau en fil métalli- que ou de segments d'anneaux en fil métallique, qui sont noyés dans la garniture d'étanchéité. Par ailleurs, il est encore possible de noyer plusieurs éléments disposés localement, par exemple, ré- partis sur la circonférence. Dans ce cas, ces éléments peuvent avoir, par exemple, la forme de segments d'un cy- lindre. Les éléments à incorporer ou à aDpliquer peuvent être présentés sous la forme d'éléments magnétiques déjà aimantés avant leur incorporation ou avant leur applica- tion, ou encore sous la forme d'éléments pouvant être ai- mantés après leur mise en place. Une application particulièrement avantageuse est relative à l'étanchéité d'avant-joint pour le touril- lonnement d'un tourillon d'un croisillon de joint de car- dan dans lequel le segment de fixation est associé au tourillon et le segment d'étanchéité est appuyé par une lèvre d'étanchéité contre la surface frontale de la ba- gue de roulement ou dans la région de la surface fronta- le de cette bague. Dans le cas des joints de cardan, la bague de roulement, les aiguilles du roulement et la gar- niture du joint principal et l'avant-joint sont réalisés sous la forme d'un sous-ensemble pré-monté. Ce sous-en- semble est ensuite assemblé au croisillon, par le fait qu'après avoir enfilé le croisillon dans les perçages des branches de la fourche, on emmanche la bague de rou- lement, avec la garniture d'avant-joint de l'extérieur sur le tourillon, et dans le perçage des branches de la fourche. Le fait de munir la garniture d'avant-joint d'éléments aimantés ou magnétisables facilite le pré-mon- tage du sous-ensemble. Aucune mesure mécanique Darticu- lière n'est nécessaire pour accrocher la garniture d'avant-joint à la garniture du joint principal ni à la bague de roulement. Le maintien de l'assemblage de la ba- gue de roulement et de la garniture d'avant-joint est as- suré par les éléments aimantés. Par ailleurs, en jouant sur la concentration des éléments aimantés, par exemple, en les disposant avec une plus grande densité de population dans la ré- gion du segment de fixation, on peut également faire en sorte de donner à la garniture d'avant-joint une fixa- tion solide sur le tourillon. On peut citer comme autre domaine d'utilisation préféré la garniture de joint principal d'un roulement de joint de cardan, auquel cas le segment de fixation est associé à un support et les lèvres d'étanchéité ap- partenant au segment d'étanchéité présentant les élé- ments composés d'une matière aimantée ou magnétisable. Dans ce cas, on peut calculer la précontrainte des lè- vres d'étanchéité par rapport au tourillon ou à la bague de roulement. Pour le cas o les éléments font partie d'un re- vêtement, il est prévu d'appliquer le revêtement sur la lèvre d'étanchéité du segment d'étanchéité. Les figures du dessin annexé, donné à titre d'exemple, rapporté au cas d'application de l'invention à des arbres de transmission, feront bien comprendre com- ment l'invention peut être réalisée. Sur ce dessin, la figure 1 représente un arbre de transmission en vue de côté et en partie en coupe; la figure 2 représente un croisillon, représen- té en coupe dans la région du roulement d'un tourillon; la figure 3 représente un premier exemple de réalisation d'un sous-ensemble pré-monté muni de garnitu.- res d'étanchéité comprenant une poudre magnétique incor- porée pour former les éléments aimantés; la figure 4 est une coupe d'une bague de roule- ment munie de garnitures de joint principal et d'avant- joint comportant un revêtement magnétisable; la figure 5 est une coupe d'une bague de roule- ment munie de garnitures de joint principal et d'avant- joint comportant des segments d'anneaux en fil métalli- que aimantés et; la figure 6 est une coupe correspondant à la fi- gure 3 et dans laquelle des éléments aimantés sont répar- tis sur la circonférence dans le segment de fixation de la garniture d'avent-joint. L'application des mesures selon l'invention est exposée de façon plus détaillée à propos d'un exemple de réalisation, plus précisément à propos de joints d'étan- 2628814 chéité d'arbres de transmission. Toutefois, l'applica- tion de l'enseignement donné peut être envisagée de fa- çon générale pour les garnitures d'étanchéité radiales pour arbres et pour les soufflets, par exemple, sous la forme de soufflets à chapeau, de soufflets à coupelle de garnitures en U à deux lèvres et de soufflets à profil en toit. Sur la figure 1, on a représenté un arbre de transmission 1. Cet arbre comprend deux joints de cardan 2 et 3 qui sont réunis l'un à l'autre par un arbre inter- médiaire 4. Chacun des deux joints de cardan 2 et 3 est composé d'une fourche à flasque 8 destinée à se raccor- der à un organe mécanique à entrahîner ou entraîné, ainsi que d'une fourche d'entraînement 9 qui est reliée soli- dairement en rotation à l'arbre intermédiaire 4. La four- che d'entraînement 9 et la fourche à flasque 8 compren- nent des branches dans lesquelles sont formés des perça- ges 7. Les perçages 7, renferment avec interposition de roulements, des croisillons 5 dont chacun comprend qua- tre tourillons disposés perpendiculairement les uns aux autres. Chaque roulement comprend une bague 6 qui est em- manchée dans le perçage 7 et qui reçoit intérieurement le tourillon correspondant du croisillon 5. L'arbre intermédiaire 4 comprend, à partir du croisillon 3, un tube 10 qui est soudé à la fourche d'en- tratnement 9, et une partie intérieure 11 fixée au tube et qui présente la forme d'un bout d'arbre et est mu- nie d'une cannelure 13, laquelle est en prise avec une cannelure intérieure d'un élément extérieur 12 qui forme une partie de la fourche d'entratnement 9 de l'autre joint de cardan 2. Grâce à la cannelure 13, la partie ex- térieure 12 peut décrire un mouvement de translation re- lative par rapport à la partie intérieure 1 mais la transmission du couple est en même temps assurée par l'intermédiaire de la cannelure. La figure 2 montre un croisillon 5 avec les ba- gues de roulement 6 montées sur les tourillons 14. Le croisillon 5 comprend quatre tourillons 14 qui sont à an- gle droit les uns par rapport aux autres et qui possè- dent une surface externe cylindrique 15. Sur la surface externe 15, sont montées des aiguilles de roulement 17. Les aiguilles 17 sont en outre montées pour rouler con- tre la paroi cylindrique de l'alésage 16 de la bague de roulement 6. La bague 6 prend appui contre la surface terminale 18 du tourillon 14 par la surface interne de son fond. Dans l'intervalle compris entre la surface ex- terne 15 du tourillon 14 et la paroi 16 de l'alésage de la bague de roulement 6, sont disposées contre les ai- guilles de roulement 17, en premier lieu,dans le sens al- lant vers le centre du croisillon, une garniture de joint principal 20 puis une garniture d'avant-joint. La garniture d'avant-joint 19 sert à assurer une étanchéité grossière, c'est-à-dire à empêcher la pénétration de sa- lissure de l'extérieur tandis que la garniture de joint principal 20 sert essentiellement à retenir la graisse nécessaire pour la lubrification du roulement dans la ré- gion des aiguilles 17 et de la surface terminale 18 du tourillon. La configuration et la disposition de la gar- niture de joint principal 20 et de la garniture d'avant- joint 19 dans la bague de roulement 6 sont décrites avec plus de détails en regard des figures 3 à 6 du dessin. La figure 3 montre un premier exemple de réali- sation. Sur toutes les figures 3 à 6, la bague de roule- ment 6 est représentée en coupe. Cette bague forme un sous-ensemble de roulement pré-monté et comprend les ai- guilles de roulement 17 déjà en place et qui prennent ap- pui axialement sur des rondelles additionnelles. Dans la bague de roulement 6 est disposée une garniture de joint principal 20, qui s'appuie contre la surface interne 16 de cette bague, et qui fait suite aux aiguilles 17 du roulement dans le sens allant vers l'ex- trémité ouverte de la bague 6. La garniture de joint 7 2628814 principal 20 comprend une enveloppe en tôle 24 consti- tuant un support et à laquelle la garniture de joint principal est fixée par son segment de fixation 21b, par exemple, par vulcanisation. Le support 24, constitué par une enveloppe en tôle, présente une saillie dirigée vers l'extrémité ouverte de la bague de roulement 6 et qui est repliée radialement vers l'extérieur et engagée dans une gorge circonférentielle 25 pour assurer le blocage. La garniture de joint principal 20 présente, d'un côté du segment de fixation 21b, deux lèvres d'étanchéité 22b qui sont inclinées vers l'extrémité ouverte de la bague 6 du roulement. A l'extrémité ouverte de la bague 6, fait suite la garniture d'avant-joint 19. Cette garnitu- re comprend elle aussi un segment de fixation 21a par le- quel elle peut être emmanchée solidairement sur le tou- rillon 14. Elle présente en outre un segment d'étanchéi- té 22a qui est en appui à joint étanche, par sa lèvre d'étanchéité 26, contre la surface frontale 28 de la ba- gue 6 du roulement, ou dans la région de la surface fron- tale 28 de cette bague. Les lèvres d'étanchéité de la garniture de joint principal 20 sont désignées par 27. Ainsi que ceci ressort des figures du dessin, la garniture d'avant-joint 19 présente en section trans- versale une forme à peu près en V, c'est-à-dire la forme d'une garniture à deux lèvres. Dans la garniture d'avant-joint 19 et dans la garniture de joint principal sont incorporés et répartis des éléments aimantés ou magnétisables, présentés sous la forme d'une poudre ma- gnétique. Dans le cas de la garniture de joint principal , ces éléments 23 de poudre magnétique sont disposés uniquement dans la région des lèvres d'étanchéité 27. Ces éléments aimantés 23 maintiennent les lèvres d'étan- chéité 27 en appui sur la surface externe du tourillon 14 correspondant du croisillon 5, avec une précontrainte préalablement choisie, qui est définie par le degré d'ai- mantation. Ceci garantit que, même en présence d'une usu- re qui se produit pendant la durée de service, il est ga- ranti d'obtenir toujours un bon appui étanche. Dans le cas de la garniture d'avant-joint 19, les éléments 23 faits d'une poudre magnétique sont dispo- sés répartis et, plus précisément, aussi bien dans le segment de fixation 21a que dans le segment d'étanchéité 22a. Ceci garantit, d'une part, une précontrainte d'ap- pui, qui peut être fixée à l'avance, de la lèvre d'étan- chéité 26 contre la surface frontale 28 de la bague de roulement 6 et, d'autre part, que, pour l'état du sous- ensemble pré-monté représenté sur la figure 3, la garni- ture d'avant-joint 19 est maintenue pré-montée sur la ba- gue de roulement 6. Le sous-ensemble composé de la bague de roulement 6, des aiguilles de roulement 17, de la gar- niture de joint principal 20 et de la garniture d'avant- joint 19 peut être stocké pour le montage et peut-être ensuite emmanché comme un seul bloc dans le perçage 7 de la fourche 8 ou 9 correspondante du joint, sur les tou- rillons 14. Par ailleurs, les éléments aimantés 23 conte- nus dans la région du segment de fixation 21 garantis- sent que la garniture 19 peut être maintenue angulaire- ment solidaire du tourillon 14. A cet effet, on prévoit, par exemple, dans la région du segment de fixation, une plus forte concentration d'éléments aimantés 23, sous la forme d'une poudre magnétique, que dans les autres ré- gions. La poudre magnétique est incorporée au cours du processus de fabrication de la garniture de joint princi- pal 20 et de la garniture d'avant-joint 19. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 4, on obtient sensiblement les mêmes conditions d'agence- ment que celles décrites en regard de la figure 3. La seule différence consiste en ce que des éléments 23 ma- gnétisables sont contenus dans la garniture d'avant- joint 19, tandis que la garniture de joint principal 20 ne contient pas d'éléments magnétisables. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 4, la lèvre d'étanchéité 26 par laquelle la garniture d'avant-joint 19 est ap- puyée contre la surface frontale 28 de la bague de roule- ment 6 est munie d'une couche formant l'élément magnéti- sable 23. La couche peut être formée, par exemple, par moulage de la garniture par injection dans le procédé à deux composants, c'est-à-dire au moyen de deux extrudeu- ses. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 5, il est prévu, pour le maintien de la garniture d'avant-joint 19 contre la surface frontale 28, soit un anneau périphérique en fil métallique composé d'une ma- tière magnétisable, soit des segments d'anneau en fil mé- tallique qui forment les éléments magnétisables 23. Finalement, dans la forme de réalisation selon la figure 6, des éléments magnétisables 23 en forme de barreaux sont répartis sur la circonférence dans la ré- qion de fixation 21a de la garniture d'avant-joint 19. Ces éléments ont pour effet que la garniture d'avant- joint 29 peut être maintenue en position par rapport à- la surface interne 16 de la bague de roulement 6 dans la région de l'extrémité ouverte de cette bague pour donner ainsi naissance à un sous-ensemble pouvant être pré-mon- té. On peut prévoir de préférence trois barreaux magnéti- ques 23 de ce type noyés dans la garniture. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I ONS 1. Garniture d'étanchéité, notamment garniture radiale pour arbres ou soufflet, destinée à fermer her- métiquement le joint entre un élément extérieur creux et un élément intérieur monté dans l'élément extérieur, gar- niture qui comprend un segment de fixation associé à l'un des éléments en position fixe et un segment d'étan- chéité appuyé contre l'autre élément par au moins une lè- vre d'étanchéité, et dans laquelle au moins le segment d'étanchéité est de configuration élastique, caractéri- sée en ce que le segment d'étanchéité (22a, 22b) et/ou le segment de fixation (21a, 21b) sont munis d'éléments (23) composés d'une matière magnétisable. 2. Garniture d'étanchéité selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que les éléments (23) sont constitués par une poudre métallique qui est incorporée dans la garniture d'étanchéité (19, 20) au moment de sa fabrication. 3. Garniture d'étanchéité selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que les éléments (23) sont constitués par un revêtement appliqué sur la garniture et composé d'une matière magnétisable. 4. Garniture d'étanchéité selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que les élément5 (23) sont - constitués par des anneaux ou segments d'anneaux magnéti- sables en fil métallique, qui sont noyés dans la garnitu- re d'étanchéité (19, 20). 5. Garniture d'étanchéité selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que les éléments (23) sont des segments de cylindres disposés localement, notamment ré- partis selon la circonférence. 6. Garniture d'étanchéité selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les éléments (23) sont constitués par des éléments magné- tiques qui sont aimantés avant leur mise en place. 7. Garniture d'étanchéité selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les élé- ments (23) sont aimantés après avoir été incorporés dans la garniture d'étanchéité (19, 20). 8. Garniture d'étanchéité selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce qu'elle constitue une garnitu- re d'avant-joint (19) pour le montage d'un tourillon (14) appartenant à un croisillon (5) d'un joint de car- dan (2, 3), le segment de fixation (21a) étant associé au tourillon (14) et le segment d'étanchéité (22a) étant appuyé par sa lèvre d'étanchéité (26) contre la surface frontale (29) de la bague de roulement (6) ou dans la ré- gion de cette surface frontale. 9. Garniture d'étanchéité selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce qu'elle constitue la garnitu- re de joint principal (20) pour le tourillonnement d'un tourillon (14) d'un croisillon (5) de joint de cardan (2, 3), le segment de fixation (21b) étant associé à un support (24) et les lèvres d'étanchéité (27) qui appar- tiennent au segment d'étanchéité (22b) présentant les éléments (23) composés d'une matière magnétisable ou ai- mantée. 10. Garniture d'étanchéité selon la revendica- tion 3, caractérisée en ce que le revêtement est appli- qué sur la lèvre d'étanchéité (26) du segment d'étanchéi- té (22a).