Brevet FR2695703A1 — publié le 19940318

ENSEMBLE DE FROTTEMENT POUR JOINT D'ARBRE TOURNANT La présente invention concerne un ensemble de frottement pour joint d'arbre tournant, pour réaliser l'étanchéité entre cet arbre et la lèvre souple d'un joint périphérique entourant l'arbre, cet ensemble comprenant au moins une zone caoutchoutée assurant l'étanchéité statique entre ledit ensemble et l'arbre. Dans certaines applications, pour diminuer le coût des réparations on remplace le frottement de la lèvre du joint sur l'arbre par son frottement sur une piste rapportée sur l'arbre et facilement démontable. Cette piste évite un usinage de précision sur l'arbre, et surtout une usure de celui-ci qui poserait des problèmes au moment de la réparation. Une solution pour mettre en oeuvre ce concept consiste à fabriquer des ensembles monoblocs dits "joints à piste intégrée" ou "joints-cassettes", mais ces joints sont encore relativement coûteux. Une solution moins coûteuse consiste à fournir deux pièces séparées : un joint classique et une piste de frottement, mais le montage est plus compliqué que dans la solution précédente, puisqu'il y a deux pièces à monter au lieu d'une. I1 y a lieu de noter qu'en général les pistes de frottement sont usinées et massives, avec un enrobage de caoutchouc intérieur, pour assurer l'étanchéité entre la piste et l'arbre, cette piste étant en outre rectifiée au niveau de sa surface de frottement avec la lèvre du joint. Quelquefois, il est aussi opportun de créer un pont thermique entre la piste et l'arbre, nonobstant la présence de l'enrobage de caoutchouc précité. Ces différentes caractéristiques concourent à l'obtention d'un prix de revient relativement élevé. Le but de la présente invention est d'établir une technologie de fabrication différente, qui soit essentielle ment plus simple et moins coûteuse. A cet effet, un ensemble de frottement pour joint du type général défini au début est, conformément à la présente invention, essentiellement caractérisé en ce que ladite zone caoutchoutée est surmoulée sur une première armature en tôle emboutie calée sur l'arbre, cette armature portant une piste de frottement pour ladite lèvre souple du joint. Cette piste de frottement pourra appartenir directement à ladite première armature, et être constituée par une couche de matière à faible coefficient de frottement, déposée sur cette armature dans la zone destinée à entrer en contact avec la lèvre du joint. On pourra aussi se contenter d'un durcissement superficiel de cette armature, dans ladite zone. L'armature pourra être très simplement emmanchée à force ou collée sur l'arbre. On pourra de la sorte réduire considérablement le prix de revient dudit ensemble. Selon une variante, on pourra prévoir que ladite piste de frottement appartient à une seconde armature calée sur ladite première armature, deux zones caoutchoutées d'étanchéité statique étant surmoulées d'une part entre la première armature et l'arbre, d'autre part entre la première armature et la seconde. On pourra de la sorte surmouler uniquement sur ladite première armature les deux zones caoutchoutées d'étanchéité statique, ce qui évitera que l'opération de surmoulage risque d'endommager la surface de la seconde armature sur laquelle devra être réalisée l'étanchéité dynamique, à savoir la zone précitée de la piste de frottement (rayures, chocs, traces d'adhésif, etc) Là encore, l'assujettissement de la seconde armature sur la première armature pourra être réalisé par emmanchement ou par collage. Avantageusement, la seconde armature est réalisée en acier inoxydable, ce qui permettra de minimiser la partie matière à prix élevé, puisque le première armature pourra rester en tôle standard, moins coûteuse. Dans le dessin ci-annexé - la figure 1 est une vue en demi-coupe axiale d'fun ensemble de frottement de type connu, en pièces massives usinées - la figure 2 représente le même ensemble en demicoupe transversale, par la ligne il-Il de la figure 1 - la figure 3 représente en demi-coupe axiale un mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 4 représente la vue analogue d'une variante. Dans le mode de réalisation connu des figures 1 et 2, déjà évoqué au début de la description, l'arbre est référencé 1, et le joint d'étanchéité annulaire, entourant l'arbre, a été référencé 2. La référence 3 désigne : un ressort annulaire destiné à presser la lèvre 4 du joint contre une piste de frottement 5 solidarisée de l'arbre 1, ceci assurant l'étanchéité dynamique autour de l'arbre, de façon connue. Cette piste de frottement 5 est constituée par exemple par la surface rectifiée d'une bague d'acier inoxydable 6, entre laquelle et l'arbre 1 est interposée une bague de caoutchouc 7 assurant l'étanchéité statique autour de l'arbre 1. Pour assurer un pont thermique entre l'arbre 1 et la bague 6, cette dernière comporte des talons 8 en contact avec l'arbre. On a indiqué plus haut quels étaient les inconvénients de cette technique, notamment quant à son coût, dû à un usinage relativement compliqué. Dans le mode de réalisation de la figure 3, conforme à l'invention, on utilise une armature 9 en simple tôle emboutie, emmanchée ou collée sur l'arbre 1, cette tôle portant directement la piste de frottement 5 pour la lèvre 4 du joint 2 destiné à assurer l'étanchéité dynamique autour de l'arbre. La piste 5 est formée sur une face brute d'emboutissage 5' de la tôle 9 et simplement durcie superficiellement, ou est constituée par un revêtement à l'aide d'une mince couche de matière à faible coefficient de frottement, déposée selon une zone annulaire relativement étroite. La zone de contact métal sur métal, référencée 10, permet un excellent positionnement de la tôle 9 sur l'arbre, et crée en même temps le pont thermique souhaité. Une zone de caoutchouc -11 peut en outre être surmoulée sous une partie évasée de la tôle emboutie 9, pour assurer l'étanchéité statique autour de l'arbre 1, dans la zone référencée 12. Enfin, un flanc 13 de la tôle 9 peut servir de déflecteur vis-à-vis des agents extérieurs, et protège le joint 2. On voit que ce mode de réalisation ne nécessite aucun usinage, et que le montage de l'ensemble sur l'arbre peut s'effectuer en une seule opération. Il en est de même pour le mode d'exécution de la figure 4, selon lequel on utilise une première armature 9 emboutie en tout point analogue à celle du mode de réalisation de la figure 3 ; toutefois, cette armature n'est qu'une armature intermédiaire, dans le sens où elle ne porte pas directement la piste de frottement 5. Cette piste est portée par une seconde armature 14, par exemple en acier inox, emmanchée ou collée sur l'armature 9. L'étanchéité statique entre ces deux armatures est assurée par une zone caoutchoutée 11' surmoulée, comme la zone 11, sur l'armature intermédiaire 9. De la sorte, l'opération de surmoulage, ou d'autres opérations réalisées pendant d'autres phases de fabrication ne risquent pas d'affecter la qualité de surface de la piste 5. Il va de soi, là encore, que l'ensemble des deux armatures 9 et 14, avec leurs joints 11 et 11', peut être monté sur l'arbre en une seule opération, dans la mesure où l'armature 14 a déjà été calée sur l'armature 9. REVENDICATIONS 1. Ensemble de frottement pour joint d'arbre tournant, pour réaliser l'étanchéité entre cet arbre (1) et la lèvre souple (4) d'un joint périphérique (2) entourant l'arbre, cet ensemble comprenant au moins une zone caoutchoutée assurant l'étanchéité statique entre ledit ensemble et l'arbre, caractérisé en ce que ladite zone caoutchoutée est surmoulée sur une première armature en tôle emboutie (9) calée sur l'arbre (1), cette armature (9) portant une piste de frottement (5) pour ladite lèvre souple (4) du joint. 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite piste de frottement (5) est réalisée par. un durcissement superficiel de ladite tôle (9), ou par dépôt localisé d'une couche de matière à faible coefficient de frottement. 3. Ensemble selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite piste de frottement (5) appartient à une seconde armature (14) calée sur ladite première armature (9), deux zones caoutchoutées (11, 11') d'étanchéité statique étant surmoulées d'une part entre la première armature (9) et l'arbre (1), d'autre part entre la première armature (9) et la seconde (14). 4. Ensemble selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites zones caoutchoutées d'étanchéité statique (11, 11') sont surmoulées sur ladite première armature (9). 5. Ensemble selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la seconde armature (14) est réalisée en acier inoxydable. 6. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que l'assujettissement de la première armature (9) sur l'arbre (1) et de la seconde armature (14) sur la première armature (9) est réalisé par emmanchement ou par collage.