Brevet FR2762066A1 — publié le 19981016

L'invention concerne un joint d'étanchéité annulaire à lèvres destiné à rendre étanche des surfaces cylindriques, notamment celles de maîtrescylindres et de vérins ou cylindres récepteurs dans des véhicules automobiles, pour le montage en position fixe et axialement immobile dans une partie cylindrique d'un carter, le joint comportant une première lèvre d'étanchéité dirigée vers cette partie cylindrique pour former une première étanchéité de contact, et une seconde lèvre d'étanchéité dirigée vers une surface cylindrique d'un piston pouvant coulisser sensiblement dans la direction axiale, pour former une seconde étanchéité de contact entre des chambres de fluides différents et de pressions différentes. Le document DE 195 23 011 A1 divulgue un dispositif de débrayage hydraulique pour un embrayage à friction, qui présente un carter dans l'évidement central duquel est disposé, en vue d'obtenir une longueur d'encombrement réduite, un piston télescopique formé d'un piston primaire et d'un piston secondaire. Le piston primaire comporte sur sa face frontale de forme annulaire, un joint d'étanchéité annulaire à lèvres, qui présente une lèvre d'étanchéité dirigée vers l'intérieur et une lèvre d'étanchéité dirigée vers l'extérieur, le joint d'étanchéité annulaire à lèvres étant monté dans une rainure de tracé annulaire de la face frontale du piston primaire et étant maintenu dans sa position. Cette fixation du joint d'étanchéité annulaire à lèvres est nécessaire parce qu'en raison des mouvements de translation de direction différente, de la surface cylindrique extérieure par rapport à la surface cylindrique intérieure, il se produit des mouvements de basculement qui sont neutralisés par l'intermédiaire de cette fixation. Le joint d'étanchéité annulaire à lèvres concerné par la présente invention comporte, en ce qui concerne le rapport de son diamètre intérieur à son diamètre extérieur, des dimensions très réduites, ce qui fait qu'il n'est pas possible de fixer dans sa position le joint d'étanchéité annulaire à lèvres à l'aide d'une rainure annulaire et d'exclure ou d'équilibrer des mouvements de basculement occasionnés par le coulissement d'un piston intérieur par rapport au carter dans lequel est disposé le joint d'étanchéité annulaire à lèvres. Par ailleurs, les joints d'étanchéité annulaires à lèvres sans armature ont un comportement instable relativement aux conditions de pression changeant constamment, et réagissent par des mouvements de basculement autour d'un axe annulaire s'étendant au centre du joint d'étanchéité annulaire à lèvres. Aussi, le but de l'invention consiste-t-il à fournir pour un joint d'étanchéité annulaire à lèvres sans armature et comportant au moins une lèvre d'étanchéité, des mesures de construction qui empêchent qu'il se produise, en cas de mouvements de translation et de conditions de pression changeantes, des mouvements de basculement autour d'un axe annulaire s'étendant au centre du joint d'étanchéité annulaire à lèvres. Conformément à l'invention, ce but est atteint pour un joint d'étanchéité annulaire à lèvres du type de celui mentionné en introduction, par le fait que le joint d'étanchéité annulaire à lèvres présente sur son diamètre extérieur un bourrelet d'appui, qui à l'état monté du joint d'étanchéité annulaire à lèvres forme, conformément à la première étanchéité de contact par la première lèvre d'étanchéité et conformément à la seconde étanchéité de contact par la seconde lèvre d'étanchéité, une troisième étanchéité de contact contre la partie cylindrique du carter. Selon une configuration de l'invention, le bourrelet d'appui est disposé le plus près possible d'une surface de butée, et présente une section transversale de forme demi-circulaire en périphérie du diamètre extérieur. Conformément à l'invention, à l'état monté, le joint d'étanchéité à lèvres est maintenu par précontrainte, par l'intermédiaire des trois étanchéités de contact, dans un équilibre de forces stable. Un exemple de réalisation du joint d'étanchéité annulaire à lèvres selon l'invention va être explicité plus en détail dans la suite, au regard du dessin annexé, qui montre: Fig. 1 un joint d'étanchéité annulaire à lèvres à l'état monté dans un carter avec un piston pouvant coulisser longitudinalement, en coupe partielle; Fig. 2 une coupe partielle du joint d'étanchéité annulaire à lèvres selon la figure 1, comprenant une première lèvre d'étanchéité dirigée vers l'extérieur, et une seconde lèvre d'étanchéité dirigée vers l'intérieur, ainsi qu'un bourrelet d'appui sur la périphérie du diamètre extérieur. Si l'on désigne par 1 un joint d'étanchéité annulaire à lèvres destiné à rendre étanche des surfaces cylindriques et à être monté dans la partie cylindrique 2 d'un carter 3, alors ce mode de réalisation spécifique du joint d'étanchéité annulaire à lèvres 1 porte une première lèvre d'étanchéité 4 dirigée vers l'extérieur et une seconde lèvre d'étanchéité 7 dirigée vers l'intérieur, la première lèvre d'étanchéité 4 présentant une arête d'étanchéité extérieure 8 et la seconde lèvre d'étanchéité 7 une arête d'étanchéité intérieure 9. Conformément à la figure 1, le joint d'étanchéité annulaire à lèvres 1 est bloqué dans le carter 3 au moyen d'un anneau de butée 14 présentant une surface de butée 17 de forme annulaire qui est en contact avec une surface frontale plane, parallèle, du joint d'étanchéité à lèvres 1. Le carter 3 présente un alésage dans lequel est disposé un piston 6 qui peut coulisser axialement de manière alternative selon une direction de mouvement 15. Conformément à la figure 2, il est visible que la première lèvre d'étanchéité 4, dans l'état détendu, fait saillie largement au-delà de la partie cylindrique 2 du carter. De la même manière, la seconde lèvre d'étanchéité 7 fait saillie radialement vers l'intérieur, largement au-delà de la surface cylindrique du piston 6. Dans l'état monté, la première lèvre d'étanchéité 4 se déplace donc vers l'intérieur et la seconde lèvre d'étanchéité 7 vers l'extérieur, de façon telle, que l'arête d'étanchéité extérieure 8 forme avec la partie cylindrique 2 du carter 3, une première étanchéité de contact 10. La seconde lèvre d'étanchéité 7 forme de manière analogue à la première lèvre d'étanchéité 4, avec son arête d'étanchéité intérieure 9, une seconde étanchéité de contact 11, les forces engendrées par la déformation des lèvres d'étanchéité 4 et 7 se compensant sensiblement mutuellement. Si à présent, lors du mouvement du piston 6 dans l'une des deux directions de mouvement 15, il se produit une montée en pression dans l'espace résiduel autour des lèvres d'étanchéité 4 et 7, alors le joint d'étanchéité annulaire à lèvres 1 subit, en raison de la forme extérieure du joint d'étanchéité annulaire à lèvres 1 et des mouvements du piston 6 par rapport au carter 32, un mouvement de basculement 16 autour d'un axe médian s'étendant de manière annulaire en passant par le centre du joint d'étanchéité annulaire à lèvres, ceci dans un sens de rotation correspondant au sens des aiguilles d'une montre, les conditions de pression dans la zone des lèvres d'étanchéité 4 et 7 et le coulissement longitudinal du piston ayant une influence sur les mouvements de basculement. En vue minimiser ou de supprimer les rotations relatives dans la direction du mouvement de basculement 16, on propose un bourrelet d'appui 12 qui est disposé sur le diamètre extérieur du joint d'étanchéité annulaire à lèvres 1 et qui présente une section transversale de forme annulaire sur toute la périphérie du joint d'étanchéité annulaire à lèvres 1. Le bourrelet d'appui 12 est disposé de manière périphérique sur le diamètre extérieur du joint d'étanchéité annulaire à lèvres 1, à proximité de la surface frontale plane, parallèle, du joint d'étanchéité annulaire à lèvres 1, et se trouve ainsi placé à une distance axiale relativement importante de la première lèvre d'étanchéité. A l'état monté, le bourrelet d'appui 12 forme ainsi une étanchéité de contact 13 par rapport à la partie cylindrique 2 du carter 3; dans l'état monté, le bourrelet d'appui 12 se déforme et s'écrase fortement conformément à la force d'appui du joint d'étanchéité annulaire à lèvres 1 dans l'état monté, par rapport à la partie cylindrique 2 du carter 3. Le joint d'étanchéité annulaire à lèvres 1 est de cette manière fixé de façon stable à l'encontre d'une rotation relative autour d'un axe s'étendant de manière annulaire au centre du joint d'étanchéité annulaire à lèvres 1, par l'intermédiaire de deux étanchéités de contact 10 et 13 sur la partie cylindrique 2 du carter 3, et d'une étanchéité de contact 11 sur la surface cylindrique 5 du piston 6. Grâce à cette mesure, on empêche qu'à chaque sollicitation en pression du joint d'étanchéité annulaire à lèvres 1, ce joint d'étanchéité annulaire à lèvres 1 soit pressé dans le carter 3 contre la surface de butée 17 et y soit orienté, mais que toutefois en cas de chute de pression l'état basculé initial du joint d'étanchéité annulaire à lèvres 1 soit à nouveau repris. Comme le joint d'étanchéité annulaire à lèvres 1 est soumis à un nombre d'alternances sous charge élevé, le basculement continuel risquerait de conduire à une fuite de raclage plus importante entre les arêtes d'étanchéité 8 et 9, le fluide se déplaçant en conséquence lentement d'une chambre vers l'autre. L'avantage du bourrelet d'appui 12 réside dans sa double fonction, à savoir d'une part la formation d'une troisième étanchéité de contact 13 supplémentaire, par rapport à la partie cylindrique 2 du carter 3, et d'autre part le fait d'empêcher le mouvement de basculement du joint d'étanchéité annulaire à lèvres 1 autour de son axe médian annulaire. REVENDICATIONS. 1. Joint d'étanchéité annulaire à lèvres destiné à rendre étanche des surfaces cylindriques, notamment celles de maîtres-cylindres et de vérins ou cylindres récepteurs dans des véhicules automobiles, pour le montage en position fixe et axialement immobile dans une partie cylindrique (2) d'un carter (3), le joint comportant une première lèvre d'étanchéité (4) dirigée vers cette partie cylindrique (2) pour former une première étanchéité de contact, et une seconde lèvre d'étanchéité (7) dirigée vers une surface cylindrique (5) d'un piston (6) pouvant coulisser sensiblement dans la direction axiale, pour former une seconde étanchéité de contact (11) entre des chambres de fluides différents et de pressions différentes, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité annulaire à lèvres (1) présente sur son diamètre extérieur un bourrelet d'appui (12), qui à l'état monté du joint d'étanchéité annulaire à lèvres (1) forme, comme la première étanchéité de contact (10) par la première lèvre d'étanchéité (4) et comme la seconde étanchéité de contact (11) par la seconde lèvre d'étanchéité (7), forme une troisième étanchéité de contact (13) contre la partie cylindrique (2) du carter (3). 2. Joint d'étanchéité annulaire à lèvres selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bourrelet d'appui (12) est disposé le plus près possible d'une surface de butée (17). 3. Joint d'étanchéité annulaire à lèvres selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le bourrelet d'appui (12) présente une section transversale de forme demi-circulaire en périphérie du diamètre extérieur. 4. Joint d'étanchéité annulaire à lèvres selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'à l'état monté, le joint d'étanchéité à lèvres (1) est maintenu par précontrainte, par l'intermédiaire des trois étanchéités de contact (10, 11, 13), dans un équilibre de forces stable.