Brevet FR2909743A1 — publié le 20080613

L'invention concerne un joint d'étanchéité, de préférence une bague d'étanchéité radiale à lèvre pour arbre, comprenant un corps de support et au moins un élément d'étanchéité. Pour assurer l'étanchéité d'arbres en rotation, et pour réaliser l'étanchéité de chambres, dans lesquelles règnent des différences de pression, on met en œuvre des bagues d'étanchéité radiale à lèvre pour arbres. Elles sont en général constituées par un corps de support métallique, un élément d'étanchéité en élastomère et un ressort de traction hélicoïdal. Pour la fabrication de telles bagues d'étanchéité radiale à lèvre pour arbres, le corps de support est tout d'abord revêtu d'un agent adhésif ou agent d'accrochage. Le corps de support est ensuite placé dans un moule dans lequel le mélange d'élastomère pour l'élément d'étanchéité est injecté, par l'intermédiaire d'une entrée de coulée en culot conique, à partir du centre, de manière uniforme vers tous les côtés. Pour obtenir une liaison permanente durable entre le corps de support et l'élément d'étanchéité, le matériau élastomère de l'élément d'étanchéité est injecté autour du corps de support, de sorte que le corps de support s'en trouve en partie entouré. Après l'injection, l'entrée de coulée en culot conique est sectionnée par coupe dans la zone d'une arête d'étanchéité. Ensuite est monté le ressort de traction. La fabrication d'une telle bague d'étanchéité à lèvre pour arbre est complexe et nécessite un temps de cycle relativement long. Ainsi, le corps de support doit être traité préalablement avec l'agent d'accrochage pour garantir l'adhérence de l'élément d'étanchéité. Pour que cet agent d'accrochage ne soit pas à nouveau détaché du corps de support lors de l'injection de l'élément d'étanchéité dans le moule, l'élément d'étanchéité ne peut pas être injecté directement, c'est-à-dire en 2909743 2 direction du corps de support. L'injection s'effectue par l'intermédiaire du culot conique placé au centre, constitué en proportion de près de 30% de l'ensemble de la matière, et qui doit ensuite, au cours d'une autre 5 étape de processus, être sectionné par coupe et éliminé. Pour obtenir une liaison d'assemblage suffisamment résistante et stable du corps de support et de l'élément d'étanchéité, l'élément d'étanchéité est généralement injecté avec une section plus épaisse et entoure le plus 10 souvent partiellement le corps de support. En raison de cette section plus épaisse, un temps de cycle important est nécessaire pour vulcaniser l'élément d'étanchéité. Si des défauts apparaissent lors de l'injection autour du corps de support, non seulement l'élément 15 d'étanchéité, mais également le coûteux corps de support doivent être mis au rebut. Le but de l'invention consiste à configurer un joint d'étanchéité de ce type de façon qu'il puisse être 20 fabriqué en un temps le plus court possible et avec de faibles coûts de fabrication, tout en conservant une qualité au moins identique. Conformément à l'invention, ce but est atteint pour un 25 joint d'étanchéité du type de celui mentionné en introduction, grâce au fait que, selon un premier mode de réalisation, l'élément d'étanchéité est réalisé et fabriqué sous forme de pièce distincte du corps de support et est assemblé au corps de support par une 30 liaison de collage, et que le joint d'étanchéité présente une partie d'étanchéité statique, qui est une pièce distincte de l'élément d'étanchéité et est fixée sur l'enveloppe périphérique du corps de support. Selon un deuxième mode de réalisation, l'élément d'étanchéité 35 est réalisé et fabriqué sous forme de pièce distincte du corps de support et est assemblé au corps de support par 2909743 3 une liaison de collage, et l'élément d'étanchéité présente une partie d'étanchéité statique réalisée d'un seul tenant avec lui et formée par un bord d'une partie de maintien de l'élément d'étanchéité, qui fait saillie 5 radialement au-delà de l'enveloppe périphérique du corps de support. En raison de la configuration conforme à l'invention, l'élément d'étanchéité est fabriqué individuellement, 10 indépendamment du corps de support. L'élément d'étanchéité n'est pas rattaché au corps de support par vulcanisation, mais est, au contraire, fabriqué séparément en tant que pièce moulée. Comme l'opération de liaison par vulcanisation est supprimée, il est 15 possible de renoncer à l'agent d'accrochage qui était nécessaire à cet effet. L'élément d'étanchéité nécessite moins de matière puisque l'entrée de coulée en culot conique est supprimée à cause de la possibilité d'injection directe, et parce que les sections de 20 l'élément d'étanchéité conforme à l'invention sont nettement plus minces que dans le cas de la configuration habituelle. Au moyen de la liaison de collage, l'élément d'étanchéité peut être assemblé avec le corps de support de manière simple, rapide, et 25 fiable. En raison de la liaison de collage, on évite tout rebut de corps de support. En outre, le sectionnement par coupe de l'arête d'étanchéité de l'élément d'étanchéité peut être évité. 30 Le joint d'étanchéité selon un premier aspect de l'invention possède une partie d'étanchéité statique qui est séparée de l'élément d'étanchéité. Ainsi, la partie d'étanchéité statique et la partie d'étanchéité dynamique peuvent être optimisées quant à leurs 35 différentes fonctions d'étanchéité. Il est notamment possible de mettre en œuvre les matières respectivement 2909743 4 les plus appropriées pour les deux parties d'étanchéité. Dans le cas du joint d'étanchéité selon un deuxième aspect de l'invention, la partie d'étanchéité statique 5 et la partie d'étanchéité dynamique sont des parties constitutives de l'élément d'étanchéité. Le joint d'étanchéité peut ainsi être fabriqué de manière simple et peu coûteuse. 10 Selon une autre caractéristique de l'invention, l'élément d'étanchéité est réalisé en caoutchouc, ou en polyfluorocarbone, de préférence en polytétrafluoroéthylène. 15 D'après une autre configuration selon l'invention, la partie d'étanchéité statique est fixée, de préférence collée, dans un logement de réception du corps de support. Ce logement de réception est agencé sous forme de rainure périphérique dans une enveloppe périphérique 20 du corps de support. D'après une autre caractéristique, l'élément d'étanchéité est fixé, de préférence collé, par une partie de maintien, sur un fond du corps de support. La 25 partie de maintien de l'élément d'étanchéité peut être fixée sur le côté intérieur et/ou sur le côté extérieur du fond du corps de support. Selon une autre caractéristique, l'élément d'étanchéité 30 comprend une partie d'étanchéité dynamique et une lèvre de protection s'étendant en direction opposée à la partie d'étanchéité dynamique. Par ailleurs, la partie d'étanchéité dynamique peut 35 présenter un dispositif de retour. 2909743 5 Selon une autre configuration de l'invention, la partie de maintien de l'élément d'étanchéité s'étend sensiblement sur toute l'étendue radiale du fond du corps de support. Dans la description qui va suivre, l'invention va être décrite de manière plus détaillée, au regard de plusieurs exemples de réalisation représentés sur les dessins annexés, qui montrent : Figures 1 à 4 une partie d'un joint d'étanchéité conforme à l'invention, représenté en coupe, et réalisé, à titre d'exemple, sous forme de bague d'étanchéité radiale à lèvre pour arbre. Les bagues d'étanchéité radiale à lèvre pour arbres, représentées sur les figures 1 à 4, servent en règle générale à assurer l'étanchéité d'arbres en rotation et 20 de chambres présentant des différences de pression plus ou moins élevées. Le joint d'étanchéité selon la figure 1 est constitué par un corps de support 1, un élément d'étanchéité 2 25 avec une partie d'étanchéité dynamique 3, et une partie d'étanchéité statique 4. Le corps de support est fabriqué sous forme de coupelle, en métal, tel que de l'acier ordinaire, de l'acier au carbone, de l'acier galvanisé, de l'acier inoxydable, ou bien également en 30 matière plastique dure. Son enveloppe périphérique 5 sensiblement cylindrique, se raccorde à un fond 6 s'étendant radialement par rapport à l'axe du joint d'étanchéité et présentant une ouverture centrale 7 traversée, lorsque le joint d'étanchéité est monté, par 35 un arbre (non représenté). L'extrémité libre 5' de l'enveloppe périphérique 5 est légèrement coudée vers 5 10 15 2909743 6 l'intérieur et forme ainsi un chanfrein d'entrée pour le montage du joint d'étanchéité. Environ au niveau de la moitié de sa longueur axiale, l'enveloppe périphérique 5 présente sur son côté extérieur, une rainure 5 périphérique 16 dans laquelle est agencée la partie d'étanchéité statique 4. Elle est de préférence réalisée sous la forme d'une bague d'étanchéité en une matière de la gamme de matières à joints connus sous la marque "Loctite". Le corps de support 1 est avantageusement 10 fabriqué selon un procédé simple et économique de roulage ou d'emboutissage. L'élément d'étanchéité 2 est de préférence réalisé en caoutchouc et est fabriqué sous forme de pièce distincte 15 du corps de support 1, par injection suivie d'une vulcanisation. L'élément d'étanchéité 2 comprend une partie de maintien 9 en forme de disque annulaire s'étendant radialement, à laquelle se raccorde selon un angle obtus, la partie d'étanchéité dynamique 3, qui 20 peut être pourvue d'un dispositif de retour 11 (connu en soi). La partie d'étanchéité dynamique 3 s'étend dans la même direction que l'enveloppe périphérique 5 du corps de support 1. L'élément d'étanchéité 2 présente par ailleurs une lèvre de protection 12, qui est dirigée 25 dans une direction opposée par rapport à la partie d'étanchéité 3 et est sensiblement plus courte que celle-ci. La lèvre de protection 12 est connue en soi. Elle se raccorde, par l'intermédiaire d'un épaulement périphérique 13 situé à l'extérieur, à la partie de 30 maintien 9. Avec l'épaulement périphérique 13, qui sert de centrage pour l'élément d'étanchéité 2, l'élément d'étanchéité 2 s'appuie sur le bord 15 de l'ouverture 7. La partie de maintien 9 présente par exemple une épaisseur plus importante que le fond 6 du corps de 35 support, la partie d'étanchéité dynamique 3 et la lèvre de protection 12. 2909743 7 A l'aide de la pièce de maintien 9, l'élément d'étanchéité 2 est fixé sur le côté intérieur 10 du fond 6 du corps de support, par l'intermédiaire d'une liaison 5 de collage 8. Le bord libre 17 de la partie de maintien 9 est situé à distance de l'enveloppe périphérique 5 du corps de support 1. La liaison de collage 8 présente l'avantage de permettre à l'élément d'étanchéité 2 d'être fabriqué sous forme de pièce distincte, de 10 manière économique, en un temps très court. L'élément d'étanchéité 2 n'a pas besoin d'être rapporté par vulcanisation sur le corps de support 1. Il n'est en conséquence pas non plus nécessaire d'utiliser un agent d'accrochage pour l'opération d'accrochage par 15 vulcanisation. Par ailleurs, l'élément d'étanchéité 2 peut être fabriqué avec seulement un faible besoin en matière et une épaisseur de section réduite, puisqu'il n'est pas nécessaire d'entourer par injection le corps de support 1. Cela permet d'économiser des coûts de 20 matière. En outre, le collage de l'élément d'étanchéité 2 sur le corps de support 1 s'effectue en un temps de cycle très court d'environ 10 secondes. Grâce à la fabrication de l'élément d'étanchéité 2 indépendamment du corps de support 1, on réduit par ailleurs 25 considérablement le rebut lors de la fabrication, parce qu'on ne forme pas d'entrée de coulée en culot conique et que l'arête d'étanchéité n'a pas besoin d'être réalisée par un sectionnement par coupe. Le problème d'un encrassement de l'élément d'étanchéité par l'agent 30 d'accrochage sur le corps de support, est également évité. La partie d'étanchéité statique 4 n'est pas obligatoirement réalisée en caoutchouc, mais peut 35 également être un cordon de matière à joint connue sous la marque "Loctite". Cela permet de diminuer davantage 2909743 8 encore la consommation de caoutchouc. D'après le mode de réalisation selon la figure 2, la partie d'étanchéité statique 4a est formée par l'élément 5 d'étanchéité 2a lui-même, d'où la possibilité de supprimer une rainure dans l'enveloppe périphérique 5a du corps de support la. Par ailleurs, l'élément d'étanchéité 2a est collé sur le côté extérieur 19 du fond 6a du corps de support, par l'intermédiaire de la 10 liaison de collage 8a. La partie de maintien 9a en forme de disque annulaire de l'élément d'étanchéité 2a est plus longue que la partie de maintien 9 selon la figure 1, de sorte qu'elle fait saillie radialement au-delà de la paroi 5a du corps de support. Ce bord périphérique en 15 saillie se rétrécit en pointe vers l'extérieur et forme la partie d'étanchéité statique 4a de l'élément d'étanchéité 2a. Le bord périphérique en saillie 4a de l'élément d'étanchéité 2a, est déformé élastiquement lors de l'implantation du joint d'étanchéité, réalisant 20 ainsi l'étanchéité statique. Comme la partie de maintien 9a recouvre le fond 6a du corps de support la, l'élément d'étanchéité 2a peut également être utilisé en guise de protection contre la corrosion pour le corps de support la. 25 Le corps de support la et l'élément d'étanchéité 2a sont, tout comme dans le mode de réalisation selon la figure 1, fabriqués séparément, en métal ou en matière plastique dure et respectivement en caoutchouc, puis 30 assemblés de manière simple et économique, par collage. Comme la partie d'étanchéité statique 4a n'est pas fabriquée de manière distincte ou séparée et n'a pas besoin d'être maintenue dans une rainure de réception dans le corps de support la, cela se répercute par 35 ailleurs de manière favorable sur les coûts de fabrication du joint d'étanchéité. Le fond 6a du corps 2909743 9 de support la s'appuie avec son bord intérieur 15a sur l'épaulement cylindrique 13a, entre la partie de maintien 9a et la partie d'étanchéité dynamique 3a de l'élément d'étanchéité 2a. La partie d'étanchéité dynamique 3a et la lèvre de protection 12a de l'élément d'étanchéité 2a sont de même configuration que les pièces correspondantes sur la figure 1. 10 Dans le cas des joints d'étanchéité selon les figures 3 et 4, l'élément d'étanchéité 2b est réalisé en polyfluorocarbone, de préférence en polytétrafluoroéthylène. Il est constitué par un disque annulaire dont 15 la zone radialement extérieure forme la partie de maintien 9b. Lors du montage du joint d'étanchéité, la zone radialement intérieure est coudée élastiquement par l'arbre à rendre étanche, pour former la partie d'étanchéité dynamique 3b. 20 Le corps de support lb est de même configuration que le corps de support 1 selon la figure 1. Il présente également la rainure annulaire 16b destinée à recevoir la partie d'étanchéité statique 4b de forme annulaire. 25 Les modes de réalisation selon les figures 3 et 4 se distinguent uniquement l'un de l'autre par le fait que dans le cas du joint d'étanchéité selon la figure 3, la partie de maintien 9b est collée sur le côté intérieur 30 10b, et, dans le cas du mode de réalisation selon la figure 4, sur le côté extérieur 19b du fond 6b du corps de support (couche de colle 8b). Les parties de maintien 9b s'étendent, comme dans le mode de réalisation selon la figure 1, uniquement sur une partie de la largeur 35 radiale du fond 6b du corps de support. 5 2909743 10 Comme les éléments d'étanchéité 2b sont collés sur le corps de support lb, les joints d'étanchéité peuvent également être fabriqués de manière simple et économique. 5 Les joints d'étanchéité selon les figures 1 à 4 sont particulièrement bien adaptés en tant que joints d'étanchéité pour arbres, mais également pour des pistons, tels qu'utilisés dans le domaine de la 10 construction de machines, d'appareils et le domaine de la construction automobile. REVENDICATIONS 1. Joint d'étanchéité, de préférence bague d'étanchéité radiale à lèvre pour arbre, comprenant un corps de support et au moins un élément d'étanchéité, caractérisé en ce que l'élément d'étanchéité (2, 2b) est réalisé et fabriqué sous forme de pièce distincte du corps de support (1, lb) et est assemblé au corps de support (1, lb) par une liaison de collage (8, 8b), et en ce que le joint d'étanchéité présente une partie d'étanchéité statique (4, 4b), qui est une pièce distincte de l'élément d'étanchéité (2, 2b) et est fixée sur l'enveloppe périphérique (5) du corps de support (1, lb). 2. Joint d'étanchéité, de préférence bague d'étanchéité radiale à lèvre pour arbre, comprenant un corps de support et au moins un élément d'étanchéité, caractérisé en ce que l'élément d'étanchéité (2a) est réalisé et fabriqué sous forme de pièce distincte du corps de support (la) et est assemblé au corps de support (la) par une liaison de collage (8a), et en ce que l'élément d'étanchéité (2a) présente une partie d'étanchéité statique (4a) réalisée d'un seul tenant avec lui et formée par un bord d'une partie de maintien (9a) de l'élément d'étanchéité (2a), qui fait saillie radialement au-delà de l'enveloppe périphérique (5a) du corps de support (la). 3. Joint d'étanchéité selon la revendication 1 ou 2, 30 caractérisé en ce que l'élément d'étanchéité (2, 2a) est réalisé en caoutchouc. 4. Joint d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément d'étanchéité (2b) est 2909743 12 réalisé en polyfluorocarbone, de préférence en polytétrafluoroéthylène. 5. Joint d'étanchéité selon l'une des revendications 1, 5 3 ou 4, caractérisé en ce que la partie d'étanchéité statique (4, 4b) est fixée, de préférence collée, dans un logement de réception {16, 16b) du corps de support (1, lb). 10 6. Joint d'étanchéité selon la revendication 5, caractérisé en ce que le logement de réception (16) est agencé sous forme de rainure périphérique dans une enveloppe périphérique (5, 5b) du corps de support (1, 15 lb). 7. Joint d'étanchéité selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément d'étanchéité (2, 2a, 2b) 20 est fixé, de préférence collé, par une partie de maintien (9, 9a, 9b), sur un fond (6, 6a, 6b) du corps de support (1, la, lb). 8. Joint d'étanchéité selon la revendication 7, 25 caractérisé en ce que la partie de maintien (9, 9a, 9b) de l'élément d'étanchéité (2, 2a, 2b) est fixée sur le côté intérieur (10, 10b) et/ou sur le côté extérieur (19, 19b) du fond (6, 6a, 6b) du corps de support. 9. Joint d'étanchéité selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'élément d'étanchéité (2, 2a) comprend une partie d'étanchéité dynamique (3, 3a) et une lèvre de protection (12, 12a) s'étendant en direction opposée à la partie d'étanchéité dynamique. 2909743 13 10. Joint d'étanchéité selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la partie d'étanchéité dynamique (3, 3a) présente un dispositif de retour (11). 5 11. Joint d'étanchéité selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la partie de maintien (9, 9b) de l'élément d'étanchéité (2, 2b) s'étend sensiblement sur 10 toute l'étendue radiale du fond (6, 6b) du corps de support.