Brevet FR2655701A1 — publié le 19910614

La présente invention concerne un joint d'étanchéité entre un arbre et un carter, comportant une bague fixe d'étanchéité pourvue d'un élément annulaire élastique et raccordée au carter d'une manière fixe et étanche, et une bague de glissement entourant l'arbre et présentant une surface cylindrique de joint à glissement en regard de l'arbre, la bague de glissement étant maintenue immobile et raccordée au boîtier de manière étanche par la bague d'étanchéité, cette bague de glissement ayant une longueur axiale de guidage plus grande que le rayon de l'arbre. Dans un joint d'étanchéité de ce genre, connu du fait de la publication EP 0 213 652 Al, la bague fixe, I'élément annulaire élastique et la bague de glissement sont faits d'une seule pièce en caoutchouc élastique. Deux ressorts hélicoldaux annulaires pressent la bague de glissement contre l'arbre. Ce joint connu convient bien pour de petites vitesses de glissement, dans la mesure où le dégagement de chaleur par friction sur les surfaces de glissement ne conduit pas à des températures dommageables. La présente invention a pour but de créer un joint d'étanchéité du genre décrit en préambule, qui soit apte à supporter aussi des vitesses de glissement sensiblement plus élevées. Selon l'invention, ce but est rempli par un joint d'étanchéité caractérisé en ce que le diamètre de la surface de joint à glissement excède de 0,1% à 0,3% le diamètre de l'arbre, et en ce que la bague de glissement forme avec l'arbre au moins un palier de glissement susceptible de fonctionner à sec. Ainsi, ce palier de glissement ne dégage que très peu de chaleur par friction. De préférence, la longueur axiale de guidage de la bague de glissement est plus grande que le diamètre de l'arbre. Ceci permet d'éviter des échauffements locaux excessifs. La bague de glissement peut être faite, au moins dans une couche superficielle, d'un matériau ayant des propriétés antifriction à sec. La couche superficielle permet d'utiliser une matière de base peu coûteuse. Dans une forme de réalisation avantageuse, au moins une bague d'étanchéité d'un type connu forme la bague fixe d'étanchéité et l'élément annulaire élastique associé à celle-ci. Ainsi, ladite bague peut être une pièce standard, particulièrement bon marché et disponible sans problème. De préférence, ladite bague d'étanchéité comporte, à proximité d'une extrémité libre de l'élément annulaire élastique, une lèvre intérieure d'étanchéité et une gorge extérieure pour un ressort annulaire, et la bague de glissement comporte extérieurement une rainure circonférentielle dans laquelle ladite lèvre est ajustée et appliquée de manière fixe et étanche par la force dudit ressort annulaire. L'utilisation de la rainure circonférentielle et du ressort annulaire assure une fixation très sûre de la bague de glissement par l'élément élastique. Un manchon d'usure peut être monté de manière fixe et étanche sur le pourtour de l'arbre et former ledit palier de glissement avec la bague de glissement, ce qui ménage l'arbre au point de vue de l'usure. De préférence, un filetage de refoulement est disposé dans le palier de glissement, pour permettre une marche à sec et donc avec un faible dégagement de chaleur. Dans une forme de réalisation particulière, la bague de glissement et l'arbre forment deux paliers de glissement entre lesquels se trouve une zone où il ya un intervalle radial entre eux . Cet intervalle réduit encore plus le dégagement de chaleur. Suivant une autre forme perfectionnée de l'invention, au moins une seconde bague fixe d'étanchéité pourvue d'un élément annulaire élastique est raccordée à l'arbre d'une manière fixe et étanche et présente une lèvre d'étanchéité axiale à une extrémité libre de son élément annulaire élastique, et ladite lèvre d'étanchéité axiale est appuyée d'une manière glissante et étanche contre une surface frontale de la bague de glissement et forme avec cette bague un joint d'étanchéité axiale. Cette lèvre axiale s'appuyant par élasticité améliore l'étanchéité, particulièrement quand l'arbre est à l'arrêt. Quand la vitesse de rotation augmente, la force centrifuge réduit la force d'appui axial de la lèvre axiale, ce qui réduit aussi l'énergie de friction. Ladite lèvre d'étanchéité axiale peut être revêtue d'une couche d'un matériau ayant des propriétés antifriction à sec. Cette couche réduit les pertes par friction et la température, ce qui augmente la durée de service du joint. On décrira ci-dessous différents exemples de réalisation de l'invention, représentés dans les dessins, qui sont des vues partielles en coupe longitudinale. Dans les dessins: la fig. 1 représente un joint d'étanchéité pourvu d'un seul palier de glissement et d'un seul filetage de refoulement, la fig. 2 représente un joint d'étanchéité pourvu de deux paliers de glissement et de deux filetages de refoulement ayant des sens opposés, la fig. 3 représente un joint d'étanchéité pourvu de deux paliers de glissement ayant des diamètres différents, la fig. 4 représente un joint d'étanchéité ayant deux bagues fixes, un manchon d'usure et deux paliers de glissement, la fig. 5 représente un joint d'étanchéité ayant deux lèvres supplémentaires d'étanchéité axiale, et la fig. 6 représente une lèvre d'étanchéité axiale pourvue d'une couche d'un matériau antifriction. En référence, à la fig. 1, une bague fixe d'étanchéité 1 pourvue d'un élément annulaire élastique 2 est montée de manière fixe et étanche dans un carter 3. Une bague de glissement 4 ayant une surface cylindrique de joint à glissement 5 entoure un arbre 6. L'élément annulaire 2 est un élément sensiblement tubulaire en caoutchouc dont une extrémité est fixée à la bague fixe 1, tandis que son extrémité libre présente à l'intérieur une lèvre d'étanchéité 7. Un ressort hélicoldal annulaire 8 est disposé sur le pourtour de l'élément 2 derrière la lèvre 7 et applique cette lèvre d'une manière fixe et étanche dans une rainure circonférentielle 9 de section correspondant à celle de la lèvre, ménagée dans la bague de glissement 4 à proximité d'une extrémité de cette bague.L'arbre 6 comporte un filetage de refoulement 10 permettant d'éviter une entrée éventuelle de liquide sur les surfaces de glissement du joint. Dans l'exemple de la fig. 2, la rainure circonférentielle 9 se trouve au milieu de la longueur de la bague de glissement 4. L'arbre a un diamètre réduit 13 dans une zone médiane de la bague de glissement 4. La bague 4 forme ainsi avec l'arbre 6 deux paliers de glissement 18, 19 entre lesquels se trouve une zone présentant un intervalle radial 15 relativement grand entre l'arbre et la bague. Deux filetages de refoulement 10, 20 prévus sur l'arbre 6 dans les zones des deux paliers 18, 19 présentent des pas respectifs opposés de manière à évacuer tout liquide vers l'extérieur, afin d'assurer un fonctionnement à sec des deux paliers 18, 19. Dans le cas de la fig. 3, la bague de glissement 4 et l'arbre 6 ont des diamètres échelonnés, de sorte qu'ils forment ensemble un grand palier de glissement 18 dans une zone où ils présentent leurs plus grands diamètres respectifs 11, 12, et un palier plus petit 19 dans une zone où ils présentent leurs plus petits diamètres respectifs 13, 14. Entre deux se trouve une zone centrale présentant un intervalle radial 1 5 relativement grand, comme dans l'exemple précédent. La fig. 4 représente une exécution où un manchon d'usure 16 pourvu d'un joint torique 17 est monté de manière fixe et étanche sur l'arbre 6. En plus de la première bague fixe 1, le carter 3 porte une seconde bague fixe 21, raccordée de manière fixe et étanche au carter 3 et pourvue d'un élément annulaire élastique 22 ayant une lèvre intérieure d'étanchéité 29 à son extrémité libre, comme l'élément 2 décrit plus haut. Un second ressort hélicoïdal annulaire 28 maintient la lèvre 29 appliquée de manière fixe et étanche dans une seconde rainure circonférentielle 27 de la bague de glissement 4. Une entretoise annulaire 25 définit l'écartement voulu entre les deux bagues fixes 1 et 21. La bague de glissement 4 et le manchon d'usure 16 forment un grand palier 18 par leurs zones de plus grands diamètres 11, 12, et un plus petit palier 19 par leurs zones de plus petits diamètres 13, 14.Entre deux se trouve une zone médiane présentant un intervalle radial 15 relativement grand entre le manchon 16 et la bague 4. Des filetages de refoulement (non représentés) peuvent être prévus sur le manchon 16 ou dans la bague 4 pour garantir que les deux paliers 18, 19 fonctionnent à sec. Dans l'exemple des fig. 5 et 6, deux bagues fixes d'étanchéité axiale 31, 41 pourvues d'éléments annulaires élastiques 32, 42 sont fixées de manière étanche sur l'arbre 6. Chaque bague 31, 41 présente une lèvre axiale d'étanchéité 33, 43 à l'extrémité libre de l'élément élastique 32, 42. Chacune des lèvres axiales 33, 43 est appuyée d'une manière étanche et glissante contre une surface frontale 35, 45 de la bague de glissement 4 et forme avec cette bague un joint d'étanchéité axiale 36, 46. Dans la forme particulière illustrée par la fig. 6, une couche 34 d'un matériau ayant des propriétés antifriction à sec recouvre la lèvre axiale 33, I'élément annulaire élastique 32 et la bague fixe 31, du côté de la surface frontale 35 de la bague de glissement 4. La couche 34 peut être fixée à demeure sur la lèvre axiale 33 ou être montée de manière amovible, par exemple grâce à des boutons. Dans tous les exemples décrits ci-dessus, la bague de glissement 4 peut être faite entièrement d'un matériau ayant des propriétés antifriction à sec, par exemple en PTFE ou en charbon graphitique. La bague 4 peut aussi être faite d'un matériau poreux et remplie d'un lubrifiant, par exemple en acier fritté rempli de PTFE ou de bisulfure de molybdène. La bague 4 peut aussi être faite d'une matière de base peut coûteuse et être revêtue, entièrement ou seulement dans la zone des paliers de glissement, d'une couche superficielle antifriction à sec, par exemple être en acier de construction revêtu de nickel et de PTFE. Le manchon d'usure 16 peut aussi être fabriqué comme indiqué ci-dessus, en complément ou à la place de la bague de glissement 4. L'ensemble de la bague fixe 1, avec l'élément annulaire élastique 2, la lèvre d'étanchéité 7 et le ressort hélicoïdal 8, peut être une bague d'étanchéité d'un type connu, tel que le type RWDR selon la norme DIN 3761. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits ci-dessus, mais elle s'étend à toute modification ou variante évidente pour un homme du métier. En particulier, les particularités propres aux différents exemples décrits peuvent être combinées les unes aux autres autrement que selon les dessins. Revendications 1. Joint d'étanchéité entre un arbre et un carter, comportant une bague fixe d'étanchéité (1) pourvue d'un élément annulaire élastique (2) et raccordée au carter (3) d'une manière fixe et étanche, et une bague de glissement (4) entourant l'arbre (6) et présentant une surface cylindrique de joint à glissement (5) en regard de l'arbre, la bague de glissement (4) étant maintenue immobile et raccordée au boîtier (3) de manière étanche par la bague d'étanchéité (1), cette bague de glissement (4) ayant une longueur axiale de guidage (30) plus grande que le rayon de l'arDre (6), caractérisé en ce que le diamètre (12) de la surface de joint à glissement (5) excède de 0,1% à 0,3% le diamètre (11) de l'arbre, et en ce que la bague de glissement (4) forme avec l'arbre (6) au moins un palier de glissement (18) susceptible de fonctionner à sec. 2. Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur axiale de guidage (30) de la bague de glissement (4) est plus grande que le diamètre (11) de l'arbre (6). 3. Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bague de glissement (4) est faite, au moins dans une couche superficielle, d'un matériau ayant des propriétés antifriction à sec. 4. Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une bague d'étanchéité d'un type connu forme la bague fixe d'étanchéité (1) et l'élément annulaire élastique (2) associé à celle-ci. 5. Joint selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite bague d'étanchéité comporte, à proximité d'une extrémité libre de l'élément annulaire élastique (2), une lèvre intérieure d'étanchéité (7) et une gorge extérieure pour un ressort annulaire (8), et en ce que la bague de glissement (4) comporte extérieurement une rainure circonférentielle (9) dans laquelle ladite lèvre (7) est ajustée et appliquée de manière fixe et étanche par la force dudit ressort annulaire (8). 6. Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un manchon d'usure (16) est monté de manière fixe et étanche sur le pourtour de l'arbre (6) et forme ledit palier de glissement (18) avec la bague de glissement (4). 7. Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un filetage de refoulement (10) est disposé dans le palier de glissement (18). 8. Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bague de glissement (4) et l'arbre (6) forment deux paliers de glissement (18, 19) entre lesquels se touve une zone où il y a un intervalle radial (15) entre eux. 9. Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une seconde bague fixe d'étanchéité (31, 41) pourvue d'un élément annulaire élastique (32, 42) est raccordée à l'arbre (6) d'une manière fixe et étanche et présente une lèvre d'étanchéité axiale (33, 43) à une extrémité libre de son élément annulaire élastique, et en ce que ladite lèvre d'étanchéité axiale (33, 43) est appuyée d'une manière glissante et étanche contre une surface frontale (35, 45) de la bague de glissement (4) et forme avec cette bague un joint d'étanchéité axiale (36, 46). 10. Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite lèvre d'étanchéité axiale (33) est revêtue d'une couche (34) d'un matériau ayant des propriétés antifriction à sec.