Brevet FR2917146A1 — publié le 20081212

GARNITURE D'ETANCHEITE ENTRE PIECES TOURNANTES DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention se rapporte à une garniture d'étanchéité entre deux pièces coaxiales tournant l'une par rapport à l'autre, et plus particulièrement, bien que de manière non exclusive, à une garniture de protection d'un palier, ainsi qu'à un palier comportant une telle garniture. ÉTAT DE LA TECHNIQUE Dans le document FR 2 505 951 est décrit une garniture d'étanchéité associant une armature montée sur la 15 bague extérieure du roulement à un déflecteur monté sur la bague intérieure, le déflecteur et l'armature ayant une section en L et étant disposés tête-bêche pour délimiter un logement pour un joint en matériau élastomère. Le joint comporte deux lèvres, une première faisant barrière avec le 20 milieu extérieur et venant frotter sur une face du déflecteur perpendiculaire à l'axe de rotation du roulement, la deuxième s'étendant radialement vers l'intérieur et venant prendre appui sur une face cylindrique du déflecteur. 25 Dans les montages de ce type, on est contraint, pour anticiper la perte d'étanchéité consécutive à l'usure de la lèvre soumise à l'environnement extérieur, de prévoir une forte interférence, c'est-à-dire une déformation importante 30 de la lèvre en appui sur le déflecteur par rapport à la forme de la lèvre au repos, ce qui augmente fortement le couple de rotation du joint et entraîne un échauffement et une usure rapide de cette lèvre. 10 De plus, l'expérience montre que ce type de garnniture n'a pas une durée de vie élevée dans des applications où le joint est exposé à de la boue contenant des particules solides ou plus généralement à un environnement mécaniquement agressif. Ceci est particulièrement sensible dans les cas où le joint est soumis à des phases de fonctionnement en rotation entrecoupées de temps d'arrêt prolongés. En effet, on constate que pendant les arrêts, la boue a tendance en séchant à adhérer à la surface du déflecteur au voisinage du contact avec les lèvres. Au redémarrage, les particules constituent un abrasif puissant qui use aussi bien la lèvre que le déflecteur. Pour limiter l'échauffement du joint, on a proposé dans le document FR 2 631 672 de revêtir le déflecteur d'une pellicule antifriction en polytétrafluoroéthylène. Le revêtement contribue fortement à réduire le couple résistant et l'échauffement. De plus, le polytétrafluoroéthylène présente une très faible mouillabilité de la surface, de sorte que la boue ne peut pas adhérer à la surface pendant les phases d'arrêt et qu'aucune croûte de boue ne se forme dans la zone de contact avec la lèvre à l'arrêt. Toutefois, le polytétrafluoroéthylène est un matériau trop peu résistant à l'abrasion, de sorte que le revêtement est rapidement détruit. OBJET DE L'INVENTION La présente invention vise donc à remédier aux inconvénients de l'état de la technique et à proposer une garniture d'étanchéité dont la durée de vie est accrue en présence de boue. Pour ce faire, il est proposé, selon un premier aspect de l'invention, une garniture d'étanchéité entre une pièce extérieure pourvue d'un alésage et une pièce intérieure logée dans l'alésage, les pièces intérieure et extérieure tournant l'une par rapport à l'autre autour d'un axe géométrique de rotation, la garniture comportant: une armature destinée à être fixée à la pièce extérieure; un déflecteur destiné à être fixé à la pièce intérieure et comportant une paroi transversale de protection s'étendant radialement vers l'extérieur; et un joint souple en caoutchouc ou en matériau élastomère fixé à l'armature et comportant au moins une lèvre annulaire frontale venant au contact d'une piste de contact annulaire transversale de la paroi transversale du déflecteur, la piste de contact transversale étant constituée par un revêtement comportant du carbone dur amorphe et présentant une très faible mouillabilité de surface. Dans le cadre de la présente demande on parlera de revêtement à très faible mouillabilité de surface pour désigner des revêtements ayant des propriétés hydrophobes de surface similaires au polytétrafluoroéthylène ou meilleures, pour lesquels l'angle de contact avec une goutte d'eau mesuré sur une surface plane est au moins supérieure à 85 , par exemple de l'ordre de 90 , voire supérieur à 90 et préférablement supérieur à 105 . Naturellement, ces propriétés de surfaces dépendent à la fois du matériau choisi et de l'état de la surface. Du fait de la très faible mouillabilité de la surface, la boue ne peut pas adhérer à la surface pendant les phases d'arrêt et aucune croûte de boue ne se forme dans la zone de contact avec la lèvre. Selon un mode de réalisation, le déflecteur a une section générale en L et est pourvu d'un manchon cylindrique à emmancher sur la pièce intérieure. On peut alors prévoir que le joint souple comporte en outre une lèvre annulaire radiale venant au contact d'une piste de contact cylindrique formée sur le manchon cylindrique, la piste de contact cylindrique étant constituée par un revêtement comportant du carbone dur amorphe et présentant une très faible mouillabilité de surface. Avantageusement, les deux lèvres peuvent délimiter avec le déflecteur une cavité annulaire fermée remplie de lubrifiant. Selon un mode de réalisation préféré, l'ensemble des faces du déflecteur en regard du joint ou de l'armature sont recouvertes par un revêtement comportant du carbone dur amorphe et présentant une très faible mouillabilité de surface. On élimine ainsi les risque de formation de croûte sur l'ensemble du déflecteur. Selon un mode de réalisation préféré, le carbone est sous forme de diamant amorphe qui combine des sites à système cristallin à liaisons sp2 du type carbone graphite et des sites cristallin tétraédriques à liaison sp3 du type diamant. L'intérêt de ce type de matériau, dit également DLC, est de combiner les propriétés du diamant, notamment une dureté élevée, avec celles du graphite, notamment une grande capacité d'auto-lubrification. Des éléments comme l'hydrogène, le silicium et l'azote peuvent le cas échéant être rajoutés afin de moduler les propriétés du matériau. Selon un mode de réalisation, la garniture a une section générale en L et est pourvue d'une base cylindrique destinée à être emmanchée dans l'alésage et une paroi transversale de support, formant ainsi avec le déflecteur un joint cassette. Avantageusement, on ne traite pas les faces qui ne sont pas tournées vers le joint ou l'armature, lesdites faces étant dépourvues de revêtement comportant du carbone dur. Selon un mode de réalisation préféré, le déflecteur est métallique. L'invention a également trait à un roulement de roue comportant une bague intérieure, une bague extérieure et une garniture d'étanchéité telle que décrite ci-dessus, disposée entre la bague extérieure et la bague intérieure. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description, faite ci-après à titre purement explicatif, d'un mode de réalisation de l'invention, en référence à la figure unique qui représente une garniture d'étanchéité selon l'invention, en coupe axiale, montée sur un roulement de roue. EXEMPLE DE RÉALISATION Sur la figure est représentée une garniture d'étanchéité 10 montée entre une bague extérieure 12 et une bague intérieure 14 d'un roulement de roue définissant un axe de rotation X. La garniture d'étanchéité est du type dit joint cassette, avec un déflecteur annulaire 16 et une armature 18, l'armature et le déflecteur présentant chacun une section en L et étant disposés tête-bêche de manière à délimiter entre eux un logement. Le déflecteur 16 comporte un manchon cylindrique 162 emmanché sur la bague intérieure 14 et une paroi transversale 164 s'étendant radialement vers l'extérieur. L'armature 18 comporte une jupe cylindrique 182 emmanchée dans l'alésage 122 de la bague extérieure 12 et une paroi transversale 184 s'étendant radialement vers l'intérieur. La paroi transversale 184 de l'armature est située entre l'intérieur 100 du roulement et la paroi transversale 164 du déflecteur, qui s'interpose entre la paroi transversale 184 de l'armature et le mileu extérieur 102 source de pollution. Un joint 20 en caoutchouc ou en matériau élastomère est surmoulé sur l'armature 18. Ce joint 20 est pourvu d'une lèvre frontale 202 venant au contact d'une piste annulaire formée sur la face intérieure 166 de la paroi transversale 164 du déflecteur et d'une lèvre radiale 204 venant au contact d'une piste cylindrique formée sur la face extérieure 168 du manchon du déflecteur. Entre les deux lèvres est constituée une chambre 22 remplie d'un lubrifiant, par exemple une graisse. Une chicane 24 est constituée entre la paroi transversale du déflecteur et la jupe de l'armature, pour protéger la lèvre frontale et constituer une chambre extérieure 26. Le joint 20 peut le 6 cas échéant recouvrir l'ensemble des parois de l'armature 18 délimitant la chambre extérieure 26 et se prolonger à l'extérieur de la chicane 24 pour former un bourrelet d'étanchéité statique 206 remplissant un chanfrein de l'alésage de la bague extérieure 12. L'ensemble des faces du déflecteur 16 situées à l'intérieur du logement défini avec l'armature 18, en regard du joint 20 ou de l'armature 18, et notamment les zones formant les pistes de contact, sont recouvertes d'un revêtement comportant du carbone sous forme de diamant amorphe. En l'espèce, le revêtement est obtenu par un procédé de dépôt physique en phase gazeuse d'une couche d'environ 3 }gym sur le substrat constitué par le déflecteur métallique. D'autres procédés, notamment de dépôt chimique en phase gazeuse peuvent également être envisagés. Les faces du déflecteur tournées vers l'extérieur 102 ne sont pas recouvertes. En phase de rotation, le revêtement, par ses propriétés antifriction, limite l'échauffement et l'usure des lèvres 202, 204. La dureté du revêtement contribue également à limiter l'usure du déflecteur 16. Les boues sont continûment éjectées par la force centrifuge engendrée par la rotation des éléments. A l'arrêt, la boue située dans la chambre externe n'adhère pas au déflecteur du fait de la très faible mouillabilité du revêtement. Naturellement, diverses modifications sont possibles. Il est par exemple possible de limiter le revêtement aux30 zones annulaires formant les pistes de contact avec les lèvres du joint. L'invention s'applique également lorsque le joint possède un plus grand nombre de lèvres frontales ou radiales, ou lorsque le joint est limité à une lèvre frontale. Plus généralement, l'invention est applicable à des joints dont l'armature ou le déflecteur n'ont pas une section en forme de L. REVENDICATIONS 1. Garniture d'étanchéité entre une pièce extérieure (12) pourvue d'un alésage (122) et une pièce intérieure (14) logée dans l'alésage, les pièces intérieure et extérieure tournant l'une par rapport à l'autre autour d'un axe géométrique de rotation (X), la garniture comportant: une armature (18) destinée à être fixée à la pièce extérieure; - un déflecteur (16) destiné à être fixé à la pièce intérieure et comportant une paroi transversale (164) de protection s'étendant radialement vers l'extérieur et pourvu d'au moins une piste de contact annulaire, et - un joint souple (20) en caoutchouc ou en matériau élastomère fixé à l'armature et comportant au moins une lèvre annulaire frontale (204) venant au contact de la piste de contact annulaire transversale de la paroi transversale du déflecteur, caractérisée en ce que la piste de contact transversale est constituée par un revêtement comportant du carbone dur amorphe et présentant une très faible mouillabilité de surface. 2. Garniture selon la revendication 1, caractérisée en ce que le déflecteur (16) a une section générale en L et est pourvu d'un manchon cylindrique (162) à emmancher sur la pièce intérieure. 3. Garniture selon la revendication 2, caractérisée en ce que le joint souple (20) comporte en outre une lèvre annulaire radiale (202) venant au contact d'une piste de contact cylindrique formée sur le manchon cylindrique (162), la piste de contact cylindrique étant constituée par un revêtement comportant du carbone dur amorphe et présentant une très faible mouillabilité de surface. 4. Garniture selon la revendication 3, caractérisée en ce que les deux lèvres délimitent avec le déflecteur une cavité annulaire fermée (22) remplie de lubrifiant. 5. Garniture selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que l'ensemble des faces du déflecteur en regard du joint ou de l'armature sont recouvertes par un revêtement comportant du carbone dur amorphe et présentant une très faible mouillabilité de surface. 6. Garniture selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la garniture a une section générale en L et est pourvue d'une base cylindrique (182) destinée à être emmanchée dans l'alésage et une paroi transversale de support. 7. Garniture selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le revêtement comporte du carbone dur sous forme de diamant amorphe. 8. Garniture selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le déflecteur présente des faces qui ne sont pas tournées vers le30joint ou l'armature, lesdites faces étant dépourvues de revêtement comportant du carbone dur. 9. Garniture selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le déflecteur est métallique. 10. Palier à roulement de roue comportant une bague (14) intérieure, une bague extérieure (12) et une garniture d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications précédentes disposée entre la bague extérieure et la bague intérieure.