Brevet FR2953899A1 — publié le 20110617

Domaine de l'invention La présente invention concerne un joint d'étanchéité de pompe à piston pour assurer l'étanchéité dynamique d'un piston de guidé dans un boîtier de piston, le joint ayant un corps de base annu- laire, de section globalement carrée, et quatre lèvres d'étanchéité aux coins du corps de base. Etat de la technique Le document DE 101 16 658 Al décrit par exemple une pompe à piston équipée d'un joint d'étanchéité, assurant l'étanchéité dynamique du piston de la pompe guidée dans un boîtier de piston. Le joint d'étanchéité comporte un corps de base de forme annulaire ayant une section pratiquement carrée avec des lèvres d'étanchéité réalisées aux coins du corps de base. Le document DE 10 2004 010 498 Al décrit un joint d'étanchéité pour le piston d'une pompe. Ce joint est en un élastomère. Le joint a un corps de base de forme annulaire à section pratiquement carrée avec quatre lèvres d'étanchéité aux coins du corps de base. Pour améliorer la fiabilité, le joint d'étanchéité est muni d'un revêtement. Exposé et avantages de l'invention La présente invention concerne un joint d'étanchéité du type défini ci-dessus caractérisé par au moins un bourrelet périphérique en saillie dans la direction axiale entre au moins deux lèvres d'étanchéité qui sont opposées dans la direction radiale. Le joint d'étanchéité selon l'invention a l'avantage, vis-à- vis de l'état de la technique, d'avoir au moins un bourrelet périphérique en saillie dans la direction axiale, entre deux lèvres d'étanchéité opposées dans la direction radiale. Il en résulte avantageusement un joint d'étanchéité ayant un meilleur effet d'étanchéité dont les lèvres d'étanchéité sont certes toujours déformées par la pression et/ou par le mouvement du piston de la pompe. Mais grâce au bourrelet selon l'invention, les lèvres ne se déforment plus de manière élastique jus-qu'au niveau de l'alésage du piston. Le bourrelet selon l'invention évite ainsi avantageusement que le joint d'étanchéité ou les lèvres d'étanchéité du joint soient pincés entre les pièces de la pompe à piston et risquent d'être écrasés. 2 La stabilité de la position du joint d'étanchéité garantit en permanence la fonction d'étanchéité dynamique, souhaitée, pendant le fonctionnement de la pompe à piston et le joint d'étanchéité résiste pendant le fonctionnement, à la pression régnant dans la pompe à pis- ton. Au moins un bourrelet selon l'invention produit ainsi une protection permanente des lèvres d'étanchéité, ce qui permet d'éviter avantageusement que les lèvres d'étanchéité ne soient abimées et/ou usées. Comme en outre le joint d'étanchéité est réalisé dans la même matière avec des propriétés élastiques idéales, on conserve les propriétés avantageuses de la matière et grâce à au moins un bourrelet selon l'invention qui maintient le joint en place, on améliore ces propriétés. La pression hydraulique régnant dans la pompe à piston et le mouvement du piston guidé dans la pompe à piston continuent de solliciter forte-ment les lèvres d'étanchéité du joint mais grâce au bourrelet périphé- 15 rique selon l'invention, les lèvres ne seront plus déformées élastiquement de manière extrême. En particulier, le bourrelet périphérique constitue une autre surface du joint d'étanchéité assurant une fonction d'étanchéité. Il est particulièrement avantageux que le bourrelet soit en 20 saillie par rapport aux lèvres d'étanchéité dans la direction axiale. Cette réalisation permet à ce bourrelet d'écarter les lèvres d'étanchéité des composants voisins de la pompe à piston, de façon avantageuse sous l'effet des pressions élevées. En outre, on peut conserver les autres parties de la construction de la pompe à piston car l'espace disponible dans 25 la pompe à piston permet de modifier la géométrie du joint d'étanchéité dans la direction axiale sans que cela ne crée de difficultés. En outre, l'augmentation de la matière résultant de l'existence d'au moins un bourrelet sur le joint d'étanchéité, dans la direction axiale, se répercute de manière positive sur la stabilité de la position du joint d'étanchéité 30 dans la pompe à piston et ainsi sur la sécurité du joint d'étanchéité en torsion. Selon un développement de l'invention, le joint d'étanchéité est installé dans une rainure du boîtier de piston, cette rainure étant sollicitée sur un côté, axialement, par la pression hydrau- 35 lique. Selon un autre développement du joint d'étanchéité de 3 l'invention, le bourrelet est réalisé sur la face frontale du joint d'étanchéité exposée à la pression hydraulique. Cela permet avantageusement au bourrelet réalisé sur la face frontale du joint d'étanchéité ex-posé à la pression hydraulique, de tenir le joint d'étanchéité et ainsi les lèvres d'étanchéité du joint écartées des composants voisins de la pompe à piston. En particulier, le bourrelet réalisé sur la face frontale du joint d'étanchéité, sollicité par la pression hydraulique, fait que sous l'effet des pressions élevées, la lèvre d'étanchéité tournée vers le piston est poussée sous la bague de guidage du piston. En outre, le bourrelet périphérique selon l'invention améliore l'effet d'étanchéité du joint dans la direction axiale et par l'augmentation de matière associée. Le joint d'étanchéité est mieux installé dans la rainure grâce au bourrelet et la pression hydraulique ne risque plus de déformer élastiquement le joint d'étanchéité d'une manière excessive de sorte que le joint d'étanchéité selon l'invention assure mieux sa fonction d'étanchéité. Cela augmente avantageusement la durée de vie du joint d'étanchéité selon l'invention, permet d'augmenter les intervalles entre les entretiens ou de réduire au minimum les temps d'arrêt de la pompe à piston, liés à un joint défectueux. Selon un autre développement, le joint d'étanchéité selon l'invention comporte un autre bourrelet sur la face du joint d'étanchéité à l'opposé de la face exposée à la pression hydraulique. Le bourrelet réalisé sur la face du joint d'étanchéité, à l'opposé de la face exposée à la pression hydraulique, permet avantageusement de tenir le joint d'étanchéité et ainsi les lèvres d'étanchéité du joint, écartés des composants voisins de la pompe à piston. En particulier, le bourrelet réalisé sur la face frontale du joint d'étanchéité, à l'opposé de la face frontale exposée à la pression hydraulique, évite que la lèvre d'étanchéité tour-née vers le boîtier de piston, du côté du filtre, ne risque d'être coincée lorsqu'on introduit le piston dans le boîtier de piston. En outre, grâce à la présence de chaque fois un bourrelet sur les deux faces frontales du joint d'étanchéité, le joint d'étanchéité est particulièrement résistant à la torsion et n'a pas à être aligné lors du montage ce qui simplifie le montage du joint et le rend plus économique. Le second bourrelet péri- phérique selon l'invention assure dans la direction axiale et par 4 l'augmentation de matière qui en résulte, une amélioration de l'effet d'étanchéité du joint d'étanchéité et de la résistance à la torsion. L'augmentation de matière du joint d'étanchéité assure d'autant une stabilité de forme et de position. De plus, un joint d'étanchéité ainsi réa- lisé résiste mieux à des pressions hydrauliques élevées. Cela augmente d'autant la durée de vie du joint d'étanchéité selon l'invention et minimise les temps d'arrêt occasionnés par un défaut de joint. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation d'un joint d'étanchéité selon l'invention représenté dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe d'une partie de pompe équipée d'un piston de pompe entraîné par un excentrique et dont l'étanchéité est réalisée par un joint d'étanchéité selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe du joint d'étanchéité de la figure 1. Description de modes de réalisation de l'invention Les composants de pompe comme par exemple les pis-tons de pompe qui assurent le transfert de fluide ou les composants tels que les joints d'étanchéité qui assurent l'étanchéité par rapport aux pièces fixes, sont en général exposés à une usure importante. L'usure concerne notamment les zones de surface sollicitées par la pression ou par la pression surfacique. Les pompes à piston subissent une usure relativement forte à cause des oscillations, des efforts transversaux et du frottement ainsi qu'à cause de l'extrusion du joint d'étanchéité au niveau d'un intervalle, l'usure de la bague de guidage ou de l'arbre excentrique. Le point d'appui entre l'excentrique et le piston de la pompe transforme par exemple un mouvement de rotation du moyen d'entraînement de la pompe en un mouvement de translation pour générer la pression ; cela peut se traduire par des sollicitations des points d'appui ou paliers engendrant de l'usure. A la fois les pistons de pompe et les joints d'étanchéité doivent pour cela être protégés contre une forte usure pour conserver leur fonction de pompage ou d'étanchéité. Les pistons de pompe et les joints d'étanchéité décrits sont utilisés par exemple dans des systèmes actuels de pompes en technique automobile, et qui s'appliquent par exemple à des techniques de sécurité telles que les systèmes ABS (système anti blocage), les systèmes ESP (programme de stabilisation électronique), les systèmes EHB (frein électro-hydraulique), les systèmes TCS (système de commande de traction) ou le système ASR (régulation anti-patinage). 5 La figure 1 montre un détail d'une pompe à piston 12 servant par exemple de pompe de transfert ou de pompe de refoulement d'un système de pompe hydraulique d'un véhicule. Comme de telles pompes à piston ont une construction et un fonctionnement connus, le dessin et la description seront simplifiés et se limiteront aux parties essentielles de la pompe à piston 12. La pompe à piston 12 comporte un boîtier de piston 14 recevant un piston 16 coulissant axialement dans un alésage étagé 42. L'entraînement du piston 16 est assuré dans la pompe 12 par un excentrique 38 entraîné en rotation par un moteur électrique ; 15 cet excentrique est appliqué contre une face frontale du piston 16. Le piston 16 est installé radialement par rapport à l'excentrique 38 et s'applique par une surface frontale contre la périphérie de l'excentrique 38. Un ressort de rappel de piston non représenté dans le dessin main-tient le piston 16 en appui contre la périphérie de l'excentrique 38. Le 20 ressort de rappel de piston est par exemple un ressort hélicoïdal de compression logé dans l'alésage de piston 42 contre la face frontale du piston 16 à l'opposé de l'excentrique 38. Le ressort de rappel de piston pousse le piston 16 contre la périphérie de l'excentrique 38. L'entraînement en rotation de l'excentrique 38 produit le mouvement de 25 translation, alternatif, dans la direction axiale du piston 16 dans son alésage 42 ; ce mouvement de translation produit de manière connue le transfert de fluide. De façon préférentielle, l'excentrique 38 se trouve dans une chambre à excentrique 44, cylindrique, perpendiculaire à l'alésage 42 du piston dans le boîtier de piston 14. L'alésage de piston 30 42 débouche radialement dans la chambre d'excentrique 44. Pour le coulissement axial du piston 16 dans l'alésage 42, la pompe à piston 12 comporte une bague de guidage 40 en matière plastique, située dans la zone de l'embouchure de l'alésage de piston 42 débouchant dans la chambre d'excentrique 44. 6 L'étanchéité du piston 16 sur le côté tourné vers l'excentrique 38 est assurée par un joint d'étanchéité 10 logé dans un décrochement annulaire de l'alésage 42 à proximité de l'excentrique 38. Un filtre en forme de tamis 46, tubulaire, entourant le piston 16, est logé dans l'alésage 42 et maintient le joint d'étanchéité 10, axialement dans l'alésage 42. Le filtre en forme de tamis 46 est de préférence enrobé par injection, à la manière d'un squelette, avec une structure de matière plastique 48 qui se termine par un anneau 50 sur le côté de la face frontale tournée vers le joint d'étanchéité 10. L'anneau 50 du filtre en forme de tamis 46 maintient le joint d'étanchéité 10, axialement, dans l'alésage 42. Le joint d'étanchéité 10 comporte un corps de base 18 de forme annulaire, ayant une section pratiquement carrée et quatre lèvres d'étanchéité 22a, 22b, 24a, 24b aux coins 20 du corps de base 18. Les lèvres d'étanchéité se composent chaque fois de deux paires de lèvres qui se font face 22a, 22b et 24a, 24b ; parmi celles-ci, une lèvre d'étanchéité 22a, 24a d'une paire de lèvres d'étanchéité est prévue sur la périphérie extérieure du joint d'étanchéité 10 et une paire 22b, 24b de ces paires de lèvres est prévue sur la périphérie intérieure du joint d'étanchéité 10. La section du corps de base 18 du joint d'étanchéité 10 correspond ainsi sensiblement à la section de quatre joints d'étanchéité, circulaires, appliqués l'un contre l'autre et présente ainsi une section de joint carrée. Le joint d'étanchéité 10 est ainsi réalisé comme étanchéité à quatre lèvres à double effet pour résister à des contraintes dynamiques. Pour augmenter l'effet d'étanchéité du joint 10, selon l'invention, entre au moins deux lèvres d'étanchéité 22a, 22b ou 24a, 24b qui sont opposées dans la direction radiale 26, on a au moins un bourrelet périphérique 30, 31 venant en saillie dans la direction axiale 28. Cela signifie qu'au moins sur une face frontale 34, 36 du joint d'étanchéité 10, on a un bourrelet périphérique 30, 31. De façon préférentielle, le bourrelet 30, 31 dépasse dans la direction axiale 28 des lèvres d'étanchéité 22a, 22b, 24a, 24b. Comme déjà indiqué, le joint d'étanchéité 10 est logé dans une rainure 32 du boîtier de piston 14 ; cette rainure est réalisée sous la forme d'un décrochement annulaire de l'alésage 42 de la pompe 7 à piston 12 recevant la pression hydraulique, sur un côté axial. De manière avantageuse, le joint d'étanchéité 10 assure l'étanchéité dynamique du piston 16 exécutant un mouvement de translation dans le diamètre intérieur du joint d'étanchéité 10. Dans le présent exemple de réalisation, le joint d'étanchéité 10 comporte de préférence un bourrelet 30, 31 sur les deux faces frontales 34, 36. Un bourrelet 30 est ainsi prévu sur la face frontale 34 du joint d'étanchéité 10, sollicitée par la pression hydraulique et se trouvant entre les deux lèvres d'étanchéité 22a, 22b excentrées, qui se font face. Le bourrelet 30 réalisé sur la face frontale 34 du joint d'étanchéité 10, exposée à la pression hydraulique, évite avantageuse-ment que la lèvre d'étanchéité 22b, intérieure, du côté de l'excentrique, tournée vers le piston 16, ne soit poussée sous l'effet des fortes pressions, sous la bague de guidage 40 du piston 16, c'est-à-dire entre le piston 16 et le boîtier de piston 14. L'autre bourrelet 31 est prévu sur l'autre face frontale 36 opposée à la face frontale 34 exposée à la pression hydraulique sur le joint d'étanchéité 10 ; cet autre bourrelet se trouve ainsi entre les autres lèvres 24a, 24b, opposées, situées du côté du filtre. Le bourrelet 31 réalisé sur la face frontale 36 du joint d'étanchéité 10, à l'opposé de la face frontale 34 sollicitée par la pression hydraulique, évite avantageusement que la lèvre d'étanchéité 24a, extérieure, tournée vers le boitier de piston 14, du côté du filtre, soit coincée dans le boîtier de piston 14 lors de la mise en place du piston 16. Selon un développement de l'invention, on peut égale-ment prévoir d'autres bourrelets et/ou des bourrelets ayant une forme géométrique différente sur le joint d'étanchéité 10 selon l'invention.30 NOMENCLATURE 10 12 14 16 22a, 22b 24a, 24b 26 l0 30, 31 32 34, 36 38 40 15 42 44 46 50 Joint d'étanchéité Pompe à piston Boitier de piston Piston Lèvres d'étanchéité Lèvres d'étanchéité Direction axiale Bourrelets Rainure Faces frontales du joint d'étanchéité Excentrique Bague de guidage Alésage étagé de piston Chambre cylindrique d'excentrique Filtre en forme de tamis Bague 20 REVENDICATIONS1 °) Joint d'étanchéité (10) de pompe à piston (12) pour assurer l'étanchéité dynamique d'un piston (16) de la pompe (12) guidé dans un boîtier de piston (14), le joint ayant un corps de base (18) annulaire, de section globalement carrée, et ayant quatre lèvres d'étanchéité (22a, 22b, 24a, 24b) aux coins (20) du corps de base (18), joint caractérisé par au moins un bourrelet périphérique (30, 31) en saillie dans la direction axiale (28) entre au moins deux lèvres d'étanchéité (22a, 22b, 24a, 24b) qui sont opposées dans la direction radiale (26). 2°) Joint d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé par au moins un bourrelet (30, 31) dépasse des lèvres d'étanchéité (22a, 22b, 24a, 24b) dans la direction radiale (28). 3°) Joint d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' il est monté dans une rainure (32) du boîtier de piston (14), cette rai- nure étant exposée sur un côté axial à une pression hydraulique. 4°) Joint d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé par au moins un bourrelet (30) réalisé sur le côté frontal (34) du joint d'étanchéité (10), exposé à la pression hydraulique. 5°) Joint d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé par au moins un bourrelet (31) réalisé sur la face frontale (36) du joint d'étanchéité (10) à l'opposé de la face frontale (34) soumise à la pression hydraulique.35