Brevet FR2716943A1 — publié le 19950908

La présente invention se rapporte aux articulations étanches du type dans lequel une tige est montée à pivotement à l'intérieur d'un palier et concerne plus particulièrement une articulation convenant bien pour être utilisée entre les maillons adjacents d'une chenille sans fin d'un véhicule chenillé. Dans ce domaine, on connaît des articulations étanches à tige et palier, grâce auxquelles la surface intermédiaire entre la tige et le palier est protégée contre la pénétration des matières abrasives et contre la perte de lubrifiant, au moyen de dispositifs d'étanchéité, chaque dispositif d'étanchéité comprenant un coussinet annulaire présentant une rigidité à la torsion élevée et s'étendant radialement entre la tige et le palier, l'articulation étant adaptée par torsion du coussinet. Les contraintes élevées auxquelles sont soumis les coussinets aboutissent souvent à des détériorations prématurées des dispositifs d'étanchéité sous l'effet de la fatigue de la matière constituant les coussinets. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en fournissant une articulation étanche comprenant un dispositif d'étanchéité qui présente une faible rigidité à la torsion. Selon l'invention, une articulation étanche du type comportant une tige et un palier comprend un manchon souple entourant la tige, ce manchon comportant des première et seconde extrémités axiales respectivement disposées selon une relation d'étanchéité circonférentielle par rapport à la tige et au palier. Le manchon souple peut comporter des plis circonférentiels ménagés entre les première et seconde extrémités axiales, de manière à réduire la rigidité de torsion, ces plis pouvant être empilés radialement ou longitudinalement. Selon une forme de réalisation, l'articulation étanche peut comprendre des premier et second organes annulaires, le premier organe annulaire étant disposé selon une relation d'étanchéité vis-à-vis d'à in fnis la première extrémité axiale du manchon et la tige et le second organe annulaire étant disposé selon une relation d'étanchéité visà-vis d'à la fois la seconde extrémité axiale du manchon et le palier. De façon commode, les première et seconde extrémités axiales du manchon peuvent être respectivement liées à des première et seconde rondelles de manière à faciliter la fixation aux premier et second organes annulaires, 1' articulation étant assemblée, au cours de la fabrication, en repliant vers l'extérieur, éventuellement par emboutissage , le premier organe annulaire sur la première rondelle et en repliant vers l'intérieur le second organe annulaire sur la seconde rondelle. Les frottements entre des parties adjacentes du manchon peuvent être avantageusement réduits par l'application d'un lubrifiant convenable compatible avec le matériau du manchon et avec le palier ou bien par la mise en place à l'intérieur des empilages de plis d'une matière présentant un coefficient de frottement plus faible que le manchon. De façon avantageuse, l'articulation peut comprendre une cavité annulaire dans laquelle sont logés le manchon et les premier et second organes annulaires associés. Le second organe annulaire peut être ajusté à emboîtement fixe à l'intérieur de la cavité ou bien peut être fixé par une bague élastique comprimée radialement entre ledit second organe annulaire et la paroi de la cavité ; le premier organe annulaire peut également être fixé à la tige par une bague élastique comprimée radialement. Selon une autre forme de réalisation, la seconde extrémité axiale du manchon peut être liée directement au palier. Une telle forme de réalisation est particulièrement avantageuse lorsque le palier comprend un coussinet annulaire qui, par exemple, est logé dans une patte d'un maillon de chenille et reçoit une tige disposée entre des pattes d'un maillon adjacent de la chenille. Le manchon peut alors être lié de façon convenable au niveau de sa seconde extrémité au coussinet avant l'assemblage des maillons de la chenille. Des formes de réalisation particulières de l'invention vont maintenant être décrites à titre d'exemples uniquement en se référant aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 représente une vue en coupe axiale d'une partie d'une articulation étanche comprenant un manchon souple comportant des plis empilés longitudinalement la figure 2 représente une vue en coupe axiale d'une partie d'une articulation étanche comprenant un manchon souple comportant un pli empilé radialement la figure 3 représente une vue en plan d'une articulation étanche du type représenté sur la figure 1 ou la figure 2 montée entre des maillons adjacents d'une chenille sans fin destinée à un véhicule chenillé la figure 4 représente une vue en coupe axiale d'une partie d'une articulation étanche comprenant un manchon lié directement au palier ; et la figure 5 représente une vue en coupe partielle de l'articulation étanche représentée sur la figure 4 montée entre des maillons adjacents d'une chenille sans fin pour véhicule chenillé. Dans une première forme de réalisation de 1 invention et en se référant à la figure 1, une articulation étanche comprend un dispositif d'étanchéité 1 agissant entre une tige 2 et un palier 3 présentant une surface de portée 4. Le dispositif d'étanchéité 1 comprend un carter métallique 5 qui comporte une partie de-carter intérieure tubulaire 9 constituée par un premier organe annulaire logé dans une cavité annulaire 7 entre le palier 3 et la tige 2 et fixée dans cette cavité par une première bague 10 de caoutchouc comprimée radialement. Le carter 5 comprend une partie de carter extérieure tubulaire 6 constituée par un second organe annulaire disposé coaxialement à l'extérieur de la partie de carter intérieure 9 et fixée coaxialement autour de la tige 2 par une seconde bague 8 de caoutchouc comprimée radialement. Le carter 5 délimite une chambre annulaire ll~contenant un manchon 12-de caoutchouc comportant un certain nombre de plis 13 emoilés lonnittdjnalement. Une première extrémité 16 du manchon 12 est fixée sur une première rondelle métallique 17 et une seconde extrémité 14 du manchon 12 est fixée sur une seconde rondelle métallique 15 présentant un diamètre supérieur à celui de la première rondelle 17. La partie de carter intérieure 9 est repliée vers l'extérieur, par exemple par emboutissage, de manière à fournir une première lèvre 19 qui bloque la première rondelle 17, et la partie de carter extérieure 6 est repliée vers l'intérieur de manière à fournir une seconde lèvre 18 qui bloque la seconde rondelle 15. Une surface d'étanchéité continue est formée entre le palier 3 et la tige 2 par l'intermédiaire de la première bague 10 de caoutchouc, de la partie de carter intérieure 9, de la première rondelle 17, du manchon 12, de la seconde rondelle 15, de la partie de carter extérieure 6 et de la seconde bague 8 de caoutchouc. Lors de la rotation de la tige 2 par rapport au palier 3, la première rondelle 17 est entraînée en rotation par rapport à la seconde rondelle 15, provoquant une torsion du manchon plissé 12, les contraintes de cisaillement qui en résultent à l'intérieur du manchon 12 étant transmises par l'intermédiaire du carter 5 pour donner naissance à un couple antagoniste entre la tige 2 et le palier 3. Ce couple présente une valeur minimale grâce à la faible rigidité de torsion du manchon 12, qui est déterminée par les plis 13 augmentant sa longueur longitudinale effective. Les frottements entre les plis adjacents 13 du manchon 12 sont réduits en remplissant la cavité 11 d'une graisse à base de silicone. Le dispositif d'étanchéité 1 empêche la pénétration des matières abrasives et empêche en outre que le lubrifiant ne s'échappe de la surface de portée 4. Dans une autre forme de réalisation de l'invention et en se référant à la figure 2, l'articulation étanche comprend le palier 3 et la tige 2 qui sont représentés sur la figure 1, le dispositif d'étanchéité comprenant un manchon 27 à retournement du dehors en dedans, qui comporte un unique pli à empilage radial. Un carter 28 comprend une partie de carter extérieure tubulaire 29 et une partie de carter intérieure tubulaire 30 qui délimitent une chambre annulaire 31 contenant le manchon 27. Ce manchon 27 est fixé par une première extrémité 34 à une première rondelle métallique 35 et par sa seconde extrémité 32 à une seconde rondelle métallique 33 présentant un diamètre plus important que celui de la première rondelle 35, le manchon étant retourné du dehors en dedans, de telle sorte que les rondelles 33 et 35 sont coplanaires entre elles et sont coaxiales par rapport à la tige 2. La partie de carter extérieure 29 est repliée vers l'intérieur, par exemple par emboutissage, de manière à bloquer la seconde rondelle 33, et la partie de carter intérieure 30 est repliée vers l'extérieur de manière à bloquer la première rondelle 35, de telle sorte que la rotation de la tige 2 par rapport au palier 3 provoque la torsion du manchon 27. Dans une application particulière de 1' inven- tion et en se référant à la figure 3, des maillons adjacents 40 et 41 d'une chenille sans fin pour un véhicule chenillé (non représenté) sont articulés autour d'un axe 42. Le maillon 40 est muni de longues pattes 43 comportant des paliers 44 qui sont montés coaxialement à l'axe 42. Le maillon 41 est muni de courtes pattes 45 qui sont intercalées avec les longues pattes 43 et reçoivent une tige fixe 2 coaxiale à l'axe 42. Le pivotement des maillons 40 et 41 détermine une rotation de la tige 2 dans les paliers 44 des longues pattes 43, l'articulation étant rendue étanche comme décrit précédemment en se référant à l'une des figures 1 et 2 afin de protéger les paliers 44 contre la pénétration de matières abrasives et contre l'échappement du lubrifiant. Dans cette application particulière, le degré de pivotement qui est requis de l'articulation est déterminé par le nombre des dents de la roue dentée (non représentée) du véhicule , une roue à douze dents nécessitant un pivotement de 300 entre les maillons successifs. Les dispositifs d'étanchéité sont montés tandis que les maillons sont inclinés se lon un angle intermédiaire entre les limites de pivotement, de telle sorte que, dans cet exemple, les dispositifs d'étanchéité fonctionnent entre + 150. Selon une autre forme de réalisation de l'invention et en se référant à la figure 4, une articulation étanche permettant d'obtenir un pivotement entre un premier organe 48 et un second organe 47 comprend un dispositif d'étanchéité comportant un manchon 49 de caoutchouc présentant un certain nombre de plis empilés longitudinalement. L'articulation comprend une tige 50 qui est ajustée à emboi- tement tournant dans un palier comprenant un coussinet 51 logé dans un perçage 52 ménagé dans le second organe 47. Le coussinet 51 est plus court que le perçage 52 de manière à ménager une cavité annulaire 53. La tige 50 supporte un collier annulaire 54 qui est ajusté à emboîtement fixe par rapport à la tige et à l'organe 48. Le manchon 49 de caoutchouc est lié par une extrémité au coussinet 51 et par son autre extrémité au collier 54 et occupe la cavité annulaire 53. Une surface d'étanchéité continue est formée entre le coussinet 51 et le collier 54 de la tige 50 par l'intermédiaire du manchon 49, le collier 54 agissant également comme une barrière pour éliminer de la cavité 53 les particules grossières de matières étrangères. Une application particulière de l'invention, comprenant une articulation étanche du type précédemment décrit en se référant à la figure 4, est décrite ci-après en se référant à la figure 5, des maillons adjacents 55 et 56 étant articulés l'un par rapport à l'autre au moyen d'une tige 50 montée à poste fixe par rapport à des pattes 57, 58, 59 et 60 du maillon 55 et pouvant tourner dans des coussinets 61, 62 et 63 respectivement logés dans des pattes 64, 65 et 66 du maillon 56. La tige 50 est adaptée à des colliers annulaires 67, 68 et 69 qui sont ajustés à emboîtement fixe sur la tige et qui sont séparés par une certaine distance longitudinale de manière à se loger à l'intérieur des pattes 58, 59 et 60 respectivement lors de l'assemblage. La tige 50 présente un moyeu terminal conique 70 qui peut être logé dans une partie moulée conique 71 de la patte 57, le moyeu 70 présentant également un tronçon fileté 72 pouvant faire saillie à travers la patte 57 pour recevoir un écrou 74. Des manchons de caoutchouc plissés 73 sont montés entre les colliers et les coussinets adjacents et entre le moyeu terminal 70 et le coussinet adjacent 61. La tige 50, les coussinets 61, 62 et 63, les colliers 67, 68 et 69 ainsi que les manchons 73 sont assemblés en premier. Chaque coussinet peut être logé axialement sur la tige au moyen par exemple d'une baguette métallique (non représentée) faisant saillie radialement vers 1' in- térieur à partir du coussinet et portant dans une gorge circonférentielle (non représentée) ménagée dans la tige. La baguette métallique peut être fixée dans un trou radial du coussinet lorsque ce dernier occupe la position requise par rapport à la tige. L'assemblage résultant peut être monté à force, tour à tour à travers les pattes alternées 60, 66, 59, 65, 58 et 64 des maillons 55 et 56, jusqu'à ce que le moyeu terminal conique 70 se loge dans la patte 57 et que l'écrou 74 puisse être fixé. Un avantage particulier offert par cet assemblage réside dans le fait qu'une fois assemblées les surfaces de portée des coussinets sont rendues étanches avant que l'assemblage ne soit inséré à travers les pattes alternées. Cette particularité permet d'adapter l'ajustement de la tige et des paliers d'une articulation dans un environnement défavorable sans risque de contamination des surfaces de portée. I1 est bien entendu que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif mais nullement limitatif et qu'on pourra y apporter toutes modifications utiles, notamment dans le domaine des équivalences techniques, sans sortir de son cadre. Par exemple, des joints utilisant des roulements à rouleaux peuvent être avantageusement rendus étanches selon l'invention, les joints étanches pouvant être d'un seul tenant. REVENDICATIONS 1. Articulation étanche du type comportant une tige et un palier, caractérisée par le fait qu'elle comprend un manchon souple (12) entourant la tige, ledit manchon comportant une première extrémité axiale (16) et une seconde extrémité axiale (14) qui sont respectivement disposées selon une relation d'étanchéité circonférentielle par rapport à la tige et au palier. 2. Articulation étanche suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que le manchon comporte au moins un pli circonférentiel (13)entre la première extrémité axiale et la seconde extrémité axiale. 3. Articulation étanche suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait qu'elle comporte une cavité annulaire (7) entre la tige et le palier, dans laquelle le manchon est logé. 4. Articulation étanche suivant la revendication 3, caractérisée par le fait qu'un premier organe annulaire (9) est monté selon une relation d'étanchéité vis-àvis d'à la fois la première extrémité axiale du manchon et la tige et est logé à l'intérieur de la cavité annulaire. 5. Articulation étanche suivant la revendication 4, caractérisée par le fait qu'un second organe annulaire (6) est monté selon une relation d'étanchéité vis-à-vis d'à la fois la seconde extrémité axiale du manchon et le palier et est logé à l'intérieur de la cavité annulaire. 6. Articulation étanche suivant l'une des revendications 4 ou 5, caractérisée par le fait que le premier organe annulaire est ajusté à emboîtement fixe par rapport à la tige. 7. Articulation étanche suivant l'une des revendications 4 ou 5, caractérisée par le fait que le premier organe annulaire est monté de façon étanche par rapport à la tige au moyen d'une première bague élastique (10) comprimée radialement. 8. Articulation étanche suivant l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée par le fait que le second organe annulaire est ajusté à emboîtement fixe par rapport au palier. 9. Articulation étanche suivant l'une quelcon- que des revendications 5 à 7, caractérisée par le fait que le second organe annulaire est monté de façon étanche par rapport au palier au moyen d'une seconde bague élastique (8) comprimée radialement. 10. Articulation étanche suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que la première extrémité axiale du manchon est liée directement à la tige. 11. Articulation étanche suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, 6, 7 et 10, caractérisée par le fait que la seconde extrémité axiale du manchon est liée directement au palier. 12. Articulation étanche suivant l'une quelconque des revendications 2 à 11, caractérisée par le fait que les plis circonférentiels sont empilés radialement. 13. Articulation étanche suivant l'une quelconque des revendications 2 à 11, caractérisée par le fait que les plis circonférentiels sont empilés longitudinalement. 14. Articulation étanche suivant l'une des revendications 12 ou 13, caractérisée par le fait qu'une couche d'un matériau présentant un coefficient de frottement inférieur à celui du manchon est logée à l'intérieur d'au moins un pli.