Brevet FR2709526A1 — publié le 19950310

Dispositif d'étanchéité pour deux pièces en mouvement rotatif l'une par rapport et application du dispositif à un palier à roulement. La présente invention concerne un dispositif d'étanchéité pour assurer l'étanchéité entre deux pièces mécaniques en mouvement rotatif l'une par rapport à l'autre. L'invention concerne également l'application d'un tel dispositif d'étanchéité pour un palier à roulement, en particulier pour une butée d'embrayage utilisée dans un véhicule. Dans le cas d'une butée d'embrayage, il est nécessaire d'assurer l'étanchéité entre la bague tournante du roulement de la butée et un élément fixe de ladite butée. De nombreux systèmes d'étanchéité ont été proposés pour les butées d'embrayage. On connait par le brevet français nO 2 663 702 (SKF) un dispositif d'étanchéité à lèvre élastique frottante combinée avec un manchon élastique qui assure l'autocentrage de la butée d'embrayage. La lèvre frottante d'étanchéité étant réalisée par moulage. Le brevet allemand nO 39 39 117 (FICHTEL & SACHS AG) montre un autre dispositif d'étanchéité sous forme d'un joint solidaire de la bague fixe de la butée d'embrayage, le joint d'étanchéité venant axialement en contact de frottement avec la bague tournante de la butée. En cas de variation dimensionnelle axiale entre la bague tournante et la bague fixe, par exemple, lors des opérations de débrayage et d'embrayage de la butée, le couple de frottement et l'usure entre le joint d'étanchéité et la bague tournante de la butée varient considérablement, ce qui peut provoquer une détérioration rapide du joint. D'une manière générale, les joints d'étanchéité pour butée d'embrayage sont réalisés par moulage d'un élastomère ou d'une matière élastique équivalente. L'opération de moulage est relativement onéreuse, ce qui augmente le prix de revient de la butée d'embrayage. La présente invention a pour objet de proposer un dispositif d'étanchéité dont la réalisation est peu coûteuse et possédant une bonne durée de vie par rapport à un joint d'étanchéité classique. L'invention a également pour objet un dispositif d'étanchéité comprenant un joint d'étanchéité facile à monter et présentant un faible couple de frottement qui varie peu pendant l'utilisation, même en cas de déplacement relatif des pièces en frottement. L'invention a en outre pour objet un dispositif d'étanchéité dont le joint d'étanchéité est amovible et facilement remplaçable en cas d'usure. Le dispositif d'étanchéité selon l'invention est destiné à assurer l'étanchéité entre une première pièce et une seconde pièce en mouvement rotatif l'une par rapport à l'autre, la première pièce présentant une partie cylindrique dont l'extrémité libre est disposée en regard axialement d'une surface radiale de la seconde pièce. Le dispositif d'étanchéité comprend un joint annulaire en matériau élastique à section rectangulaire ou carrée. Le joint annulaire peut être obtenu par tronçonnage d'un tube d'élastomère extrudé, cette méthode de fabrication étant particulièrement économique par rapport au moulage individuel de joint. Selon l'invention, la partie cylindrique de la première pièce présente une gorge circonférentielle annulaire avec un profil en forme de V. Le joint annulaire d'étanchéité est monté dans la gorge en V, l'une des arêtes du joint venant se loger dans le fond de la gorge en V, l'une des arêtes adjacentes du joint faisant saillie axialement par rapport à l'extrémité libre de la première pièce. Ainsi, le joint annulaire à l'état monté dans la gorge en V subit une contrainte radiale et est partiellement retourné sur lui-même axialement. L'arête du joint faisant saillie axialement par rapport à la première pièce vient en contact axial de frottement avec la surface radiale de la seconde pièce pour réaliser l'étanchéité entre les deux pièces. Avantageusement, l'angle d'ouverture du V de la gorge circonférentielle de la première pièce est supérieur à 900. Le joint d'étanchéité à l'état monté dans la gorge en V se trouve à un état instable et par son élasticité propre tend à retourner à l'état libre en faisant davantage de saillie axiale par rapport à l'extrémité libre de la première pièce. Ce qui se traduit par un pivotement du joint autour de son arête logée au fond de la gorge en V pour pouvoir compenser ainsi, dans une certaine plage, les déplacements axiaux relatifs de la seconde pièce par rapport à la première pièce. De même, cette tendance de retour à l'état libre du joint permet de compenser l'usure du joint par frotte ment, ce qui prolonge la durée de vie du joint. Le fait que le joint annulaire à l'état monté se trouve dans la gorge en V de la première pièce, les deux pentes du V de la gorge circonférentielle constituent des butées pour les deux côtés adjacents à l'arête du joint logée dans la gorge. Afin de permettre le pivotement du joint autour de son arête logée au fond de la gorge en V vers l'exmité libre de la première pièce, le centre de gravité de la section du joint à l'état monté est avantageusement situé entre le plan radial passant par le fond de la gorge en V et la surface radiale de la seconde pièce. La première pente du profil en V de la gorge située entre le fond de la gorge et l'extrémité libre de la première pièce présente de préférence un angle d'inclinaison inférieur à 400 par rapport à l'axe de la première pièce. On peut envisager un angle d'inclinaison encore plus faible, par exemple compris entre 100 et 300, pour la première pente de la gorge en V en vue de permettre le retour du joint d'étanchéité vers un état plus proche de son état libre. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre nullement limitatif et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels les figures la, lb et lc représentent schématiquement le montage du dispositif d'étanchéité de l'invention; la figure 2 est une vue en coupe axiale du joint d'étanchéité à l'état libre selon l'invention; la figure 3 est une vue en coupe axiale du joint d'étanchéité retourné partiellement sur lui-même représentant son état monté dans le dispositif de l'invention; les figures 4 et 5 représentent deux application particulièrement du dispositif d'étanchéité de l'invention aux butées d'embrayage de véhicules. Comme illustré sur les figures 1 à 3, le dispositif d'étanchéité de l'invention est destiné à assurer l'étanchéité entre une première pièce 1 et une seconde pièce 2 en mouvement rotatif l'une par rapport à l'autre. La pièce 1 présente une partie cylindrique la (partiellement représentée) dont l'extrémité libre lb est disposée en regard axialement d'une surface radiale 2a de la seconde pièce 2 (partiellement représen tée). La partie cylindrique la de la première pièce 1 présente une gorge circonférentielle 3 de profil en V dont l'angle d'ouverture est supérieure à 900. La première pente 3a du V comprise entre le fond de la gorge 3 et l'extrémité lb de la première pièce 1 présente un angle d'inclinaison inférieur à 40 par rapport à l'axe de la première pièce 1. La seconde pente 3b du V présente un angle d'inclinaison supérieure à 450 par rapport à l'axe de la première pièce 1. Un joint d'étanchéité 4 de section carrée en matériau élastique est logé dans la gorge circonférentielle 3 en V avec une arête 4a en saillie axialement par rapport à l'extrémité libre lb de la première pièce 1 pour venir en contact de frottement avec la surface radiale 2a de la seconde pièce 2. Le joint d'étanchéité 4 peut être obtenu par tronçonnage à partir d'un tube d'élastomère extrudé. La section du joint peut être rectangulaire ou carrée. A l'état libre (figure 2) le joint d'étanchéité annulaire 4 présente deux arêtes internes 4a et 4b et deux arêtes externes. Des arêtes internes 4a et 4b correspondent à deux cercles de même diamètre. A l'état monté (figure 3), le joint d'étanchéité 4 est retourné partiellement sur lui-même par son élasticité. Les deux arêtes internes 4a et 4b correspondent à deux cercles de diamètres différents l'un de l'autre. Le cercle délimité par l'arête interne 4a qui constitue l'arête de frottement contre la surface radiale 2a de la seconde pièce 2, présente un diamètre supérieur au cercle délimité par l'arête interne 4b qui est logé au fond de la gorge 3 en V de la première pièce 1. Lors du montage du dispositif de l'invention, le joint d'étanchéité annulaire 4 de section carrée ou rectangulaire est déformé élastiquement pour être introduit dans la gorge circonférentielle 3 en V sous une précontrainte radiale de la première pièce avec l'arête interne 4b logée au fond de la gorge en V sous une précontrainte radiale. La déformation élastique du joint 4 tend à rappeler le joint à son état libre. La première pente 3a du V de la gorge 3 constitue alors une butée pour le joint d'étanchéité (figure la). Les pièces 1 et 2 sont rapprochées axialement l'une de l'autre et la surface radiale 2a de la seconde pièce 2 entre en contact axial avec l'arête en saillie 4a du joint d'étanchéité 4 et fait pivoter le joint d'étanchéité 4 autour de son arête 4b au fond de la gorge en V vers la seconde pente 3b de la gorge 3 (figure lb). La seconde pente 3b de la gorge 3 en V constitue une seconde butée pour limiter les possibilités de pivotement du joint 4 afin que le centre de gravité G de la section du joint reste toujours situé entre le plan radial P passant par le fond de la gorge 3 en V et la surface radiale 2a de la seconde pièce 2 (figure lc). On évite ainsi tout risque de retournement du joint 4 sur lui-même provoquant le retrait axial de l'arête 4a en saillie. En fonctionnement normal du dispositif de l'invention, le joint d'étanchéité 4 du fait de ses contraintes de déformation élastique, a toujours tendance à revenir vers la position à l'état libre et sa forme initiale (donc vers la seconde pièce 2) et le contact entre l'arête 4a du joint sur la surface radiale 2a de la seconde pièce sera toujours assuré de façon permanente mais sans écrasement de l'arête 4a, puisque le joint 4 peut pivoter sur lui-même autour de son arête interne 4b et entre les deux butées formées par les deux pentes 3a et 3b de la gorge circonférentielle 3 en V de la première pièce 1. Le dispositif d'étanchéité de l'invention peut avoir de multiples applications, notamment dans le domaine des paliers à roulement. Les figures 4 et 5 représentent deux exemples d'application possibles de l'invention aux butées d'embrayage de véhicule. La butée d'embrayage représenté sur la figure 4 comprend un palier à roulement 5 et une douille de guidage 6 en matière plastique capable de coulisser axialement sur un tube-guide non représenté. Le palier à roulement comporte une bague intérieure non tournante 7, une bague extérieure tournante 8, et une rangée de billes de roulement 9 espacées par une cage annulaire 10. La bague extérieure tournante 8 présente une collerette sensiblement radiale 8a dirigée vers l'intérieur et capable d'entrer en contact avec la surface d'un diaphragme d'embrayage d'un véhicule automobile non représenté sur la figure. La douille de guidage 6 présente une portion cylindrique 6a en contact de coulissement axial autour du tube-guide non représenté, et une couronne de doigts élastique 6b s'étendant axialement sur laquelle est centrée la bague intérieure non tournante 7 du palier. La douille de guidage 6 comprend également une collerette radiale métal lique dont un côté est en contact de frottement radial avec la bague intérieure non tournante 7 et dont l'autre côté constitue une surface d'appui pour un organe de commande ou une fourchette de débrayage non représenté sur la figure exerçant un effort axial sur l'ensemble de la butée en vue d'une opération de débrayage. L'extrémité libre 6c de la portion cylindrique 6a de la douille de guidage 6 présente une gorge circonférentielle en V dans lequel est logé un joint d'étanchéité 4 de section carrée qui est en contact de frottement avec la surface radiale 8b de la collerette radiale 8a de la bague extérieure 8 du palier. La disposition du joint d'étanchéité par rapport à la bague extérieure tournante 8 du palier et à la douille de guidage fixe 6 est identique à celle décrite précédemment pour les figures 1 à 3. L'étanchéité entre la partie tournante 8 et la partie non tournante 6, 7 de la butée d'embrayage est ainsi assurée. La figure 5 montre une butée d'embrayage légèrement différente de celle de la figure 4 dans laquelle le joint d'étanchéité de section 4 est supporté directement par la bague intérieure non tournante 7 du palier. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'étanchéité pour assurer l'étanchéité entre une première pièce (1, 6, 7) et une seconde pièce (2, 8) en mouvement rotatif l'une par rapport à l'autre, la première pièce présentant une partie cylindrique (la) dont l'extrémité libre (lb) est disposée en regard axialement d'une surface radiale (2a) de la seconde pièce, caractérisé en ce que le dispositif comprend un joint annulaire d'étanchéité (4) en matériau élastique à section rectangulaire ou carrée, la partie cylindrique de la première pièce présentant une gorge circonférentielle annulaire (3) de profil en V, et que le joint d'étanchéité est partiellement retourné sur lui-même pour être monté dans la gorge en V, l'une des arêtes (4b) du joint étant logée au fond de la gorge en V, et l'une des arêtes adjacentes (4a) du joint faisant saillie axialement par rapport à l'extrémité libre (lb) de la première pièce pour être en contact de frottement avec la surface radiale (2a) de la seconde pièce. 2. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que la gorge circonférentielle (3) en V présente un angle d'ouverture supérieur à 900, et que le joint d'étanchéité (4) à l'état monté présente son centre de gravité (G) de sa section situé entre le plan radial (P) passant par le fond de la gorge en V et la surface radiale (2a) de la seconde pièce (2), le joint d'étanchéité exerçant un effort axial d'appui sur la surface radiale (2a) de la seconde pièce par sa propre élasticité. 3. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pente (3b) de la gorge (3) en V située à l'opposé de l'extrémité libre (lb) de la première pièce constitue une butée pour le joint d'étanchéité (4) limitant le mouvement de pivotement du joint autour de l'arête (4b) située au fond de la gorge en V de façon à ce que le centre de gravité (G) ne dépasse pas le plan radial (P) passant par le fond de la gorge. 4. Dispositif d'étanchéité selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pente (3a) de la gorge (3) en V adjacente de l'extrémité libre (lb) de la première pièce présente un angle d'inclinaison inférieur ou égal à 40 par rapport à l'axe de la première pièce. 5. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison de ladite pente (3a) est compris entre 100 et 300. 6. Dispositif d'étanchéité selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première pièce (1) est une pièce fixe. 7. Application du dispositif d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications précédentes pour assurer l'étanchéité entre une partie tournante et une partie non tournante d'un palier à roulement. 8. Application du dispositif d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 pour assurer l'étanchéité entre la bague tournante (8) et la partie fixe (6, 7) d'une butée d'embrayage.