Brevet FR2677727A1 — publié le 19921218

La présente invention concerne un joint d'étanchéité de sortie d'arbre et plus particulièrement un tel joint comprenant au moins une lèvre d'étanchéité d'une seule pièce avec un corps annulaire de montage sur un cafter. On a déjà proposé des joints d'étanchéité dans lesquels un anneau de caoutchouc, possédant une lèvre dirigée vers l'extérieur du carter et une autre lèvre dirigée vers l'intérieur, est monté sur un corps métallique. La lèvre extérieure vise à empêcher la pénétration d'agents extérieurs tels que de l'humidité ou des poussières à l'intérieur du carter, tandis que la lèvre intérieure vise à empêcher une sortie de graisse du carter. Un tel joint présente un grand nombre d'inconvénients. Tout d'abord, il est nécessaire de protéger le corps métallique de l'oxydation. Par ailleurs, l'adhérisation de l'anneau en caoutchouc sur le corps métallique nécessite une opération d'encollage du corps, préalablement au surmoulage de l'anneau en caoutchouc, cet ensemble d'opérations étant complexe et ne pouvant être facilement automatisé. L'existence du corps métallique lui-même pose par ailleurs des problèmes d'ajustement au montage, d'où il résulte des rebuts relativement importants. Enfin, un tel joint n'est étanche que s'il ne présente aucun défaut. On a également proposé d'utiliser un simple capot protecteur en matière plastique rigide en combinaison avec un roulement étanche. Un tel agencement n'est cependant réellement étanche que sous de faibles pressions extérieures, mais ne l'est pas en particulier quand il est soumis aux jets d'eau à forte pression des moyens de lavage actuels de véhicules automobiles. D'autres joints comportent une simple lèvre d'étanchéité dirigée vers l'extérieur et réalisée d'une seule pièce avec une bague annulaire en caoutchouc. Ces joints sont prévus pour être solidaires de l'arbre et assurer une étanchéité faciale, la lèvre étant en appui sur une surface du carter perpendiculaire à l'arbre. L'inconvénient le plus sérieux de ce type de joint réside dans les tolérances d'usinage qu'il exige, du fait de l'appui de la lèvre sur le carter. Ces tolérances sont d'autant plus serrées que l'on est confronté au phénomène d'empilage puisque la cote à respecter est la distance axiale entre la face d'appui de la lèvre et la gorge de l'arbre dans laquelle est engagé l'anneau du joint. On a également proposé un joint du type décrit précédemment, comportant en outre un capot protecteur. Mais se pose alors le problème du serrage, un jour étant nécessaire entre le capot et le carter, à défaut de quoi le joint risquerait de rester fixe par rapport à ce dernier. La présente invention vise à pallier les inconvénients précédents. A cet effet, l'invention a pour objet un joint d'étanchéité de sortie d'arbre comprenant au moins une lèvre d'étanchéité d'une seule pièce avec un corps annulaire de montage sur un carter, caractérisé par le fait que ledit corps comprend deux bagues élastiques espacées radialement et reliées par une membrane en matériau élastique, lesdites bagues possédant des surfaces en vis à vis agencées pour venir, en utilisation, serrer une nervure annulaire du carter sous l'effet de l'élasticité desdites bagues. Dans un mode de réalisation particulier, lesdites surfaces sont des surfaces sensiblement cylindriques. Plus particulièrement, une au moins desdites bagues peut former un renfoncement annulaire, agencé pour recevoir une saillie annulaire de ladite nervure, des surfaces coopérantes dudit renfoncement et de ladite saillie s'opposant à un déplacement axial du joint par rapport au carter. L'une uns au moins desdites surfaces en vis à vis peut posséder des stries annulaires. Avantageusement, le joint selon l'invention comporte deux lèvres d'étanchéité annulaires s'étendant vers l'extérieur du carter obliquement en direction de l'axe à partir de l'une des bagues annulaires. L'extrémité de la lèvre extérieure s'étend avantageusement plus loin en direction de l'axe que l'extrémité de la lèvre intérieure. Ce joint d'étanchéité présente un grand nombre d'avantages par rapport aux joints de l'art antérieur. Tout d'abord, un tel joint ne nécessite, ni pour lui-même, ni pour le carter sur lequel il est monté, de tolérances particulières puisque son maintien est assure par déformation élastique de la membrane et des bagues du corps. Par ailleurs, les surfaces coopérantes du renfoncement du corps et de la saillie du carter assurent un positionnement axial précis du joint et une excellente résistance à l'arrachement, d'autant plus que le contact entre ces deux surfaces coopérantes est renforcé du fait de l'élasticité de la membrane. En outre, les stries annulaires des surfaces d'appui des bagues améliorent la résistance à l'arrachement, du fait de la position arc-boutée qu'elles subissent après assemblage, et permettent de laisser brutes de fonderie les surfaces correspondantes du carter. Le montage de ce joint d'étanchéité peut être aisément automatisé, le robot détectant la bonne position du joint uniquement par l'enfoncement maximum de celui-ci. En cas de surpression provoquée par exemple par un échauffement ou un dosage de graisse excessif, les lèvres d'étanchéité se soulèvent, mais après décompression elles reprennent leur position normale, sans qu'en aucun cas l'introduction d'agents extérieurs ne soit autorisée au cours de ces déformations. Le joint selon l'invention présente également l'avantage de ne pas comporter d'insert rigide, de sorte que les tolérances d'usinage au niveau du carter sont considérablement élargies et qu'aucun état de surface particulier n'est à prévoir au niveau de la zone de serrement du carter par les bagues du corps du joint. On notera également que les deux bagues du corps constituent des parties massives qui limitent grandement la propogation des vibrations et des bruits. Enfin, la présence d'un ensemble de deux lèvres d'étanchéité, dont la lèvre extérieure est plus serrée que la lèvre intérieure, entraîne une sollicitation successive de ces deux lèvres. De plus, l'espace annulaire entre les deux lèvres forme une réserve de graisse améliorant la résistance à l'usure. On décrira maintenant à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation particulier de l'invention en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en élévation, partiellement en coupe axiale, d'un joint d'étanchéité selon l'invention et - la figure 2 est une demi-vue en coupe axiale à plus grande échelle du joint de la figure 1 après montage. Le joint représenté aux dessins est réalisé en matériau élastique et comporte deux lèvres d'étanchéité axiale 1 et 2, espacées axialement, d'une seule pièce avec un corps de montage 3, formé de deux bagues annulaires 4 et 5, espacées radialement et reliées par une membrane déformable 6. La bague intérieure 4 a sa surface extérieure 7 sensiblement cylindrique et striée, et disposée en vis en vis de la surface intérieure 8, également sensiblement cylindrique et striée, de la bague extérieure 5. On notera de plus que la bague extérieure 5 forme un renfoncement 9, dont la fonction sera décrite ci-après. On remarquera en outre que la lèvre d'étanchéité extérieure 1 s'étend plus loin en direction de l'axe 10 du joint que la lèvre d'étanchéité intérieure 2. La figure 2 représente la sortie d'un arbre 11 d'un carter 12 dans lequel il est monté par l'intermédiaire d'un roulement à billes 13. Un circlip 14, engagé dans une gorge du carter 12, et une bague 15 montée sur l'arbre, assurent le maintien et le positionnement relatif des différents organes. Vers l'extérieur du carter 12, celui-ci forme une nervure annulaire axiale 16, laquelle possède à son extrémité extérieure une saillie annulaire radiale 17. Le diamètre extérieur de la nervure 16 est plus grand que le diamètre intérieur de la bague 5 à l'état libre, tandis que son diamètre intérieur est plus petit que le diamètre extérieur de la bague 4 à l'état libre. Lors du montage du joint, représenté en traits interrompus à son état libre sur la figure 2, une déformation élastique de la membrane 6 permet un déplacement de la bague 5 par rapport à la bague 4 radialement vers l'extérieur (dans la direction de la flèche F1) ainsi qu'un déplacement de la même bague 5 par rapport à la bague 4 axialement en direction de l'intérieur du carter (flèche F2). Simultanément, la bague 4 est serrée par la nervure 16. Le déplacement radial écarte les surfaces 7 et 8 des bagues 4 et 5, de sorte que ces deux surfaces viennent serrer les surfaces cylindriques, intérieures et extérieures, de la nervure 16. Par ailleurs, du fait du déplacement axial, la saillie 17 vient s'encliqueter dans le renfoncement annulaire 9 de la bague 5. La force de rappel élastique radiale des bagues 4 et 5 entraînant le serrement de la nervure 16, assure l'étanchéité entre la surface 7 de la bague 4 et la surface intérieure 18 de la nervure 16. Cette étanchéité est renforcée par la présence des stries de la surface 7. Par ailleurs, la force de rappel élastique axiale due à la membrane 6 provoque une mise en appui des surfaces radiales correspondantes 19 de la saillie 17 et du renfoncement 9, de sorte que, par réaction, la surface radiale intérieure 20 de la bague 4 vient en appui sur le circlip 14. Le contact entre les surfaces correspondantes 19 empêche tout arrachement axial du joint. La membrane 6 possède donc trois fonctions. Elle solidarise les bagues 4 et 5, elle assure l'étanchéité entre ces bagues, et elle les plaque l'une sur la saillie annulaire 17 et l'autre sur le circlip 14. Le joint d'étanchéité est ainsi parfaitement maintenu en place avec ses différentes surfaces de contact en appui sur des surfaces de contact correspondantes du carter 12, sans tolérance serrée, ni au niveau du carter, ni au niveau du joint. On notera que la mise en place de ce joint est particulièrement aisée puisqu'elle s'effectue par simple enfoncement, les déformations de la bague 5 et de la membrane 6 résultant de l'effet de rampe de la surface conique 21 de la bague 5 sur le bord extérieur de la saillie annulaire 17. Les lèvres d'étanchéité 1 et 2 sont toutes deux en appui sur l'arbre 11, la lèvre 1 étant toutefois légèrement plus serrée que la lèvre 2. Entre ces lèvres, un espace annulaire 22 constitue une réserve de graisse. Revendications 1. Joint d'étanchéité de sortie d'arbre comprenant au moins une lèvre d'étanchéité d'une seule pièce avec un corps annulaire de montage sur un carter, caractérisé par le fait que ledit corps (3) comprend deux bagues élastiques (4,5) espacées radialement et reliées par une membrane (6) en matériau élastique, lesdites bagues possédant des surfaces (7,8) en vis à vis agencées pour venir, en utilisation, serrer une nervure annulaire (16) du carter (12) sous l'effet de l'élasticité desdites bagues. 2. Joint d'étanchéité selon la revendication 1, dans lequel lesdites surfaces sont des surfaces sensiblement cylindriques. 3. Joint d'étanchéité selon la revendication 2, dans lequel l'une au moins desdites bagues forme un renfoncement annulaire (9) agencé pour recevoir une saillie annulaire (17) de ladite nervure, des surfaces coopérantes (19) dudit renfoncement et de ladite saillie s'opposant à un déplacement axial du joint par rapport au carter. 4. Joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'une au moins desdites surfaces en vis à vis possède des stries annulaires. 5. Joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comportant deux lèvres d'étanchéité (1,2) annulaires s'étendant vers l'extérieur du carter obliquement en direction de l'axe à partir de l'une des bagues annulaires. 6. Joint d'étanchéité selon la revendication 5, dans lequel l'extrémité de la lèvre extérieure (1) s'étend plus loin en direction de l'axe que l'extrémité de la lèvre intérieure (2).