Brevet FR2832204A1 — publié le 20030516

Le secteur technique de la présente invention est celui des systèmes d'étanchéité entre un arbre tournant par rapport à son logement. Dans ce genre de réalisation, les systèmes d'étanchéité sont constitués par des joints sous forme de bagues à simple ou double lèvre appliquée sur la périphérie de l'arbre. Ces bagues assurent le plus souvent une étanchéité permanente. Lors du montage avec des pièces en mouvement, cette fonction est réalisée par frottement de la partie en mouvement, c'est- à-dire l'arbre, sur une partie fixe. On comprend que ce frottement permanent engendre une usure du joint, ce qui réduit l'étanchéité au bout d'un certain temps. Il faut alors procéder au remplacement du joint impliquant un démontage du système. De plus, ce problème devient particulièrement pénalisant dans le cadre d'une canalisation où la circulation du fluide se fait de manière intermittente à un faible taux de fonctionnement par rapport à la durée de mise en mouvement des pièces du système. On comprend que là encore les frottements permanents, donc hors des besoins, soient pénalisants pour la durée de vie de ces joints. Le but de la présente invention est de fournir un système d'étanchéité pour un arbre tournant dans un circuit de fluide sous pression n'assurant sa fonction que sur une commande particulière d'un opérateur de manière à augmenter sa durée de vie. L'invention a donc pour objet un système d'étanchéité pour un arbre tournant dans un circuit de fluide sous pression, caractérisé en ce qu'il comprend une bague d'étanchéité disposée entre l'arbre tournant et une cage fixe comprenant un élément déformable pour l'appliquer de manière étanche sur ledit arbre. Selon une caractéristique de l'invention, l'élément déformable est réalisé en une matière à mémoire de forme sensible à la température. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'élément déformable est sensible à une augmentation de la température. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la bague est munie d'au moins une lèvre dont l'élément déformable assure directement son application sur ledit arbre. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la bague se présente sous la forme d'une pièce en U de révolution, l'élément déformable étant constitué par la branche interne du U. Avantageusement, la bague est insérée à force dans une cage au niveau de sa branche externe. Selon une autre caractéristique de l'invention, la bague ne comporte qu'une seule lèvre. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la branche interne du U est soumise à l'action d'un ressort torique appliquant une pression initiale déterminée sur l'arbre tournant. Un tout premier avantage du système selon l'invention réside dans la conception très simple de la bague d'étanchéité dont on commande à volonté la pression appliquée sur l'arbre tournant. Un autre avantage réside dans le fait que les efforts de frottement hors utilisation sont limités, ce qui permet d'allonger la durée de vie de la bague et donc de ne procéder à son remplacement que de manière occasionnelle. Un autre avantage réside dans le fait qu'on peut réaliser une bague munie d'une lèvre unique d'étanchéité pour des applications de canalisations de fluide en pression et en dépression en remplacement de bague à double lèvre. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels : - la figure 1 est une coupe de la bague suivant l'axe de rotation de l'arbre tournant, - la figure 2 est une coupe du ressort. Le système selon l'invention trouve son application principalement dans les joints tournants lorsqu'il s'agit d'alimenter en fluide sous pression le gonflage ou le dégonflage d'une capacité, par exemple le pneumatique d'un véhicule. Dans la suite de la description, on définira l'arbre tournant et son environnement immédiat qui peut être utilisé dans tout système rotatif où une étanchéité de fluide est nécessaire. La coupe selon la figure 1 est pratiquée suivant l'axe de rotation d'un arbre tournant 1 par rapport à un bâti fixe 2. Cet arbre 1 peut être par exemple l'axe d'une roue de véhicule. Suivant l'invention, le fluide sous pression est amené côté intérieur par la canalisation 3 au niveau de cet arbre tournant 1 et on cherche à interdire l'échappement de ce fluide vers l'extérieur. A cette fin, on prévoit une bague 4 montée à force dans une cage 5, laquelle est insérée dans un logement 6 du bâti fixe 2 de support de l'arbre. Sur la figure, on voit que la bague se présente sous la forme générale d'un U dont l'ouverture est tournée vers l'arrivée de fluide côté intérieur. La branche externe 7 du U en appui dans la cage 5 tandis que la branche interne 8 est appliquée contre l'arbre tournant 1. Cette bague est réalisée en une matière élastomère de type connu et la branche externe 7 et la base 9 sont renforcées par une carcasse 10 rigide, par exemple en métal. Cette carcasse épouse sensiblement la forme de la branche 7 et de la base 9. La branche interne 8 est réalisée sous la forme d'un patin tubulaire muni côté arbre de lèvres d'étanchéité 11 et 12 et elle incorpore une armature rigide 13 réalisée en un matériau à mémoire de forme. Cette armature constitue un élément déformable comme il va être expliqué. La branche interne 8 est soumise de part et d'autre de la base 9 à l'action de deux ressorts 14 dont le rôle est d'appliquer une pression initiale constante du patin sur l'arbre tournant 1. Les ressorts 14 peuvent être réalisés classiquement ou à partir d'un matériau à mémoire de forme comme cela sera expliqué en relation avec la figure 3. Sur cette figure, l'élément déformable 13 est en position inactive c'est-à-dire qu'il n'exerce aucune pression supplémentaire de la branche 8 sur l'arbre tournant 1. L'armature 13 va se déformer comme représenté sur la figure 2 sous l'effet d'un courant et appliquer ainsi des efforts presseurs des lèvres 11 et 12 sur l'arbre tournant 1. Ainsi lorsqu'on veut assurer l'étanchéité, on commande le passage d'un courant selon une réalisation tout à fait classique qu'il n'est pas nécessaire de décrire pour la compréhension de l'invention. On peut par exemple prévoir un courant de 5 V qui permet d'élever la température de l'armature 13 au-dessus de son point de transformation. Lors du refroidissement l'armature 13 reprend sa forme initiale et les lèvres 11 et 12 ne sont plus en appui sur l'arbre tournant 1. Le fonctionnement est le suivant dans le cas d'une forte pression. Le fluide sous pression arrive côté intérieur et vient exercer la pression, 10 bars par exemple, sur la bague en U en provoquant l'écartement des deux branches. La branche externe étant fixe, la branche interne ne va pas se déformer car l'élément 13 provoque un arrêt du basculement de la bague 4. Sur la figure 2, on a représenté l'armature 13 lorsqu'un courant électrique traverse celle-ci. On voit que cette armature se déforme en se contractant, provoquant une réduction du diamètre de l'extrémité 15. C'est cette réduction qui permet d'exercer la pression supplémentaire pour assurer l'étanchéité. Sur la figure 3, on a représenté une coupe des ressorts 14 réalisés à partir d'un matériau à mémoire de forme. Ils sont constitués d'un réseau de fil enroulé 16 à la manière d'une bobine. Le nombre de boucles utilisé est fonction de l'effort que l'on souhaite appliquer pour parfaire l'étanchéité. Les ressorts à mémoire de forme 14 peuvent constituer soit une alternative soit un complément de l'armature 13. En effet, si la pression que doit exercer la bague 4 sur l'arbre 1 n'est pas importante, on peut utiliser uniquement les ressorts 14 à titre d'élément déformable. Les boucles sont alimentées en courant électrique par le même circuit utilisé pour alimenter l'armature 13. De cette manière, on peut renforcer l'action de l'armature 13 et assurer un degré plus élevé d'étanchéité. L'élément déformable selon l'invention peut donc être constitué soit par les ressorts soit par l'armature 13 ou bien une combinaison des deux. Les ressorts à mémoire de forme permettent de réaliser une bague d'étanchéité ne comportant qu'une seule lèvre pour des applications de canalisation de fluide en pression et en dépression, là où généralement des bagues d'étanchéité classiques à double lèvre sont utilisées. Sur la figure 4, on a représenté cette forme de réalisation de la bague. La bague 17 décrite ici est insérée comme précédemment dans une cage 5 entre l'arbre tournant 1 et le bâti fixe 2. Suivant cette réalisation, la bague 17 comporte une lèvre unique 18 en appui sur l'arbre 1. La bague 17 se présente également sous la forme d'un U dont la concavité est disposée de manière inverse par rapport à la figure 1. La branche externe 19 est insérée dans la cage 5 dont l'extrémité 5a est ici recourbée pour constituer un moyen de blocage. La branche externe 19 est renforcée par la carcasse 20 constituée d'un métal. L'élément déformable 21 ou armature est ici inséré dans la branche interne 22 et la base 23 du U. Cet élément 21 présente une forme générale en L. L'élément 21 et la carcasse 20 sont tous deux noyés au sein d'une masse élastomère constituant le U. La branche interne 22 est soumise à l'action d'un ressort 24 qui l'applique contre l'arbre tournant 1. Comme expliqué précédemment, ce ressort 24 peut être réalisé en un matériau à mémoire de forme. Sur cette figure, l'élément déformable 21 est en position inactive c'est-à-dire qu'il n'exerce aucune pression supplémentaire de la branche 22 sur l'arbre tournant 1. Sur la figure 5, on a représenté la position active de l'élément déformable 21 où l'on voit que l'extrémité 25 s'est écartée suite au passage d'un courant électrique pour assurer un appui plus poussé de la lèvre 18 sur l'arbre tournant 1, afin d'obtenir une étanchéité parfaite comme expliqué précédemment. Comme décrit précédemment, on peut utiliser comme élément déformable soit le ressort 24 soit l'armature 21 ou bien une combinaison des deux. REVENDICATIONS 1. Système d'étanchéité pour un arbre tournant (1) dans un circuit de fluide sous pression, caractérisé en ce qu'il comprend une bague d'étanchéité (4) disposée entre l'arbre tournant (1) et une cage fixe (5) comprenant un élément déformable (13,21) pour l'appliquer de manière étanche sur ledit arbre. 2. Système d'étanchéité pour un arbre tournant dans un circuit de fluide sous pression selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément déformable (13,21) est réalisé en une matière à mémoire de forme sensible à la température. 3. Système d'étanchéité pour un arbre tournant dans un circuit de fluide sous pression selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément déformable (13,21) est sensible à une augmentation de la température. 4. Système d'étanchéité pour un arbre tournant dans un circuit de fluide sous pression selon la revendication 3, caractérisé en ce que la bague (4) est munie d'au moins une lèvre (11,12) dont l'élément déformable assure directement son application sur ledit arbre. 5. Système d'étanchéité pour un arbre tournant dans un circuit de fluide sous pression selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la bague (4) se présente sous la forme d'une pièce en U de révolution, l'élément déformable (13,21) étant intégré dans la branche interne (8,22) du U. 6. Système d'étanchéité pour un arbre tournant dans un circuit de fluide sous pression selon la revendication 5, caractérisé en ce que la bague (5) est insérée à force dans une cage (5) au niveau de sa branche externe (7, 19). 7. Système d'étanchéité pour un arbre tournant dans un circuit de fluide sous pression selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la bague (17) ne comporte qu'une seule lèvre (18). 8. Système d'étanchéité pour un arbre tournant dans un circuit de fluide sous pression selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que la branche interne du U est soumise à l'action d'un ressort torique (14, 24) appliquant une pression initiale déterminée sur l'arbre tournant (1). 9. Système d'étanchéité pour un arbre tournant dans un circuit de fluide sous pression selon la revendication 8, caractérisé en ce que le ressort (14,24) se présente sous la forme d'un enroulement de spires.