Brevet FR3086706A1 — publié le 20200403

n DISPOSITIF D'ETANCHEITE GLISSANT PERFECTIONNE ENTRE UN CORPS DE POMPE HYDRAULIQUE ET UN ELEMENT DE TRANSMISSION n DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention concerne le domaine des véhicules automobiles à propulsion hydraulique comprenant un module hydraulique d'entraînement hydraulique d'un essieu, qui comporte d'une part une pompe hydraulique entraînée par le moteur principal du lv véhicule entraînant un premier essieu du véhicule, et d'autre part un moteur hydraulique recevant la pression hydraulique produite par la pompe hydraulique, pour entrainer un deuxième essieu. ARRIERE PLAN TECHNIQUE DE L'INVENTION 15 Plus précisément, l'invention a pour objet un dispositif d'étanchéité glissant entre l'intérieur d'un corps de pompe hydraulique renfermant un premier fluide hydraulique d'une part, et un premier arbre dit arbre relais qui tourne à l'intérieur d'un 20 deuxième arbre creux s'étendant au travers du corps de pompe en y étant lubrifié par un deuxième fluide hydraulique distinct du premier fluide hydraulique. L'invention a aussi pour objet un groupe motopropulseur de véhicule comportant un moteur principal qui entraîne les deux 25 roues d'un essieu du véhicule à partir d'arbres relais reliés à un différentiel de transmission, et une pompe hydraulique entraînée à partir du même différentiel de transmission par un arbre creux à l'intérieur duquel tourne un arbre relais de la transmission. L'invention a encore pour objet un véhicule automobile 30 comprenant un tel groupe motopropulseur. Lorsqu'une pompe hydraulique tire son entraînement du différentiel de transmission d'un bloc moteur principal, qui répartit le mouvement du moteur entre les deux roues d'un premier essieu, la pompe hydraulique est généralement rapportée sur celui-ci, et elle est e plus souvent fixée sur le carter du différentiel. Selon une disposition utilisée dans certaines transmissions à quatre roues motrices purement mécaniques, l'entraînement peut être pris par un arbre creux sur le boîtier de différentiel. Cet arbre creux est transversal à l'axe principal du véhicule. Il renferme un arbre relais en direction d'une des roues avant, qui tourne à l'intérieur de celui-ci avec un différentiel de io vitesse pouvant atteindre jusqu'à + ou - 300 tours par minute, en fonction du glissement entre les roues du même essieu. Dans le cas d'une transmission à quatre roues motrices purement mécanique, le mouvement est transféré par un renvoi d'angle à 90 degrés vers l'essieu arrière du véhicule. 15 Dans le cas d'un véhicule à propulsion hydraulique, l'arbre creux peut être l'arbre d'entrée de mouvement d'une pompe hydraulique, qui produit une pression hydraulique d'entraînement à destination de l'essieu arrière, à partir de l'énergie mécanique prélevée sur le différentiel. 20 Une disposition de ce type est illustrée aux figures 1 et 2 où l'on reconnaît le bloc moteur 1 d'un véhicule automobile, son différentiel 2, et un corps de pompe 3 fixé sur celui-ci par des vis 4. Un arbre relais 6, entraîné par le mécanisme du différentiel 25 (non représenté), traverse de part en part la pompe 3, et en ressort au travers d'un couvercle 6b, qui est fixé par des vis 6a sur le corps de pompe 3. La pompe 3 renferme un fluide hydraulique fonctionnel mis en circulation au travers d'un circuit hydraulique de pression 3a, 30 3b, à destination d'un moteur hydraulique (non représenté), entraînant un autre essieu du véhicule. Le mouvement de l'arbre relais 6 est transmis à un arbre de transmission 7 à l'intérieur d'un palier relais, composé du 3 couvercle 6b et d'un roulement 6d, en le dirigeant vers une roue (non représentée). Comme cela est illustré à la figure 2, à l'intérieur du corps de la pompe 3, l'arbre relais 6 tourne dans un arbre creux 9 qui reçoit comme lui son entraînement du différentiel. L'huile de la transmission, lubrifiant le différentiel, est projetée entre l'arbre relais et l'arbre creux, et parvient jusqu'à l'extrémité de ce dernier. La pompe 3 renferme donc son propre fluide hydraulique fonctionnel, distinct de l'huile de la 10 transmission, et qui ne doit pas se mélanger à celle-ci à l'extrémité de l'arbre creux, en raison de leur nature différente. Comme indiqué à la figure 2, on trouve à cet emplacement une portion d'extrémité libre de l'arbre creux 9, traversée par l'arbre relais 6, qui se prolonge à l'extérieur de la pompe. 15 Un problème essentiel au bon fonctionnement de la pompe hydraulique et de la transmission, est d'assurer une étanchéité entre celles-ci, avant la sortie de l'arbre relais. Les contraintes d'implantation sont, d'une part qu'il existe un différentiel de vitesses entre l'arbre relais et l'arbre creux, lui-même en rotation 20 vis-à-vis du carter de la pompe, et d'autre part que le fluide hydraulique fonctionnel intérieur de la pompe, ne doit en aucun cas se mélanger à l'huile de lubrification de la transmission, qui s'écoule entre l'arbre relais et l'arbre creux. Enfin, l'écart de diamètres entre l'arbre relais et l'arbre 25 creux, est trop réduit pour pouvoir placer un joint d'étanchéité de chaque côté de l'arbre creux. Afin de réaliser une étanchéité entre la pompe et l'arbre relais à l'extrémité de l'arbre creux traversant celle-ci, dans un environnement particulièrement contraint, on a proposé la solution 30 illustrée à la figure 2 qui est décrite en détails dans le document FR-A-3.046.819. Selon cette solution le dispositif d'étanchéité comporte 4 - un premier joint d'étanchéité comportant une armature rigide qui comporte une bague qui délimite une portée intérieure de fixation de la bague sur une portion de surface extérieure de l'arbre creux, notamment par frettage axial, et comportant une lèvre souple d'étanchéité en appui radial sur l'arbre relais ; - et un deuxième joint qui est fixé sur un élément de carter de la pompe et qui comporte une lèvre souple en appui glissant sur une portée extérieure de l'armature rigide du premier joint. Ainsi, le premier joint d'étanchéité est monté axialement et 10 fixé sur la portion d'extrémité libre de l'arbre creux, par exemple par frettage axial, à la périphérie extérieure de l'arbre creux. L'étanchéité de la pompe hydraulique et de la transmission à la sortie de l'arbre relais, sont ainsi assurées grâce à un dispositif d'étanchéité particulièrement compact, dans lequel les 15 deux joints peuvent au moins en partie être superposés radialement autour de l'arbre relais. La présente invention vise à réaliser une étanchéité améliorée entre la pompe et l'arbre relais à l'extrémité de l'arbre creux traversant celle-ci. 20 BREF RESUME DE L'INVENTION L'invention propose un dispositif d'étanchéité glissant du type mentionné précédemment, caractérisé en ce que la bague de 25 l'armature rigide comporte un revêtement interne d'étanchéité en matériau élastomère qui coopère avec une portion de surface extérieure de l'arbre creux. Selon d'autres caractéristiques du dispositif : - ce revêtement interne d'étanchéité de la bague est une 30 couche annulaire cylindrique de matériau élastomère qui adhère à une portion de la surface interne de la bague de l'armature rigide - le revêtement interne d'étanchéité de la bague est décalé axialement par rapport à la portée intérieure de fixation de la bague de l'armature rigide sur une portion de surface extérieure de l'arbre creux ; s - une portion d'extrémité libre de la surface extérieure de l'arbre creux est à profil étagé et comporte : -- un tronçon d'extrémité libre de petit diamètre extérieur ; -- et un tronçon adjacent de plus grand diamètre extérieur, - et la portée intérieure de fixation de la bague de l'armature rigide coopère avec l'un des tronçons, et le revêtement interne d'étanchéité de la bague de l'armature rigide coopère avec l'autre des tronçons de la portion d'extrémité libre de la surface extérieure de l'arbre creux ; - le revêtement interne d'étanchéité de la bague de is l'armature rigide coopère avec le tronçon d'extrémité libre, et la portée intérieure de fixation de la bague de l'armature rigide coopère avec le tronçon adjacent ; - l'armature rigide du premier joint d'étanchéité comporte une collerette radiale d'extrémité : 20 -- qui prolonge sa bague radialement vers l'intérieur ; -- et qui comporte un revêtement interne d'étanchéité en matériau élastomère qui, en fonction de la position axiale relative du premier joint d'étanchéité par rapport à l'arbre creux, est apte à coopérer, ou non, avec une face transversale d'extrémité libre 25 de l'arbre creux ; - le revêtement interne d'étanchéité de la collerette radiale d'extrémité est une couche annulaire plane de matériau élastomère qui adhère à la surface interne de la collerette radiale d'extrémité de l'armature rigide ; 30 - les revêtements internes d'étanchéité de la bague et de la collerette radiale d'extrémité de l'armature rigide sont réalisés en une seule pièce, notamment par moulage ; 6 - les revêtements internes d'étanchéité de la bague et de la collerette radiale d'extrémité de l'armature rigide sont réalisés en une seule pièce avec la lèvre souple d'étanchéité, notamment par moulage ; 5 - le dispositif comporte un deuxième joint qui est fixé sur un élément de carter de la pompe et qui comporte une lèvre souple en appui glissant sur une portée extérieure de l'armature rigide du premier joint. L'invention propose aussi un groupe motopropulseur de 10 véhicule comportant un moteur principal qui entraîne les deux roues d'un essieu du véhicule à partir d'arbres relais reliés à un différentiel de transmission, et comportant une pompe hydraulique entraînée à partir du même différentiel par un arbre creux à l'intérieur duquel tourne un desdits arbres relais 6) de la transmission, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'étanchéité selon l'invention. L'invention propose encore un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un groupe motopropulseur selon l'invention. Le véhicule comprend un module de propulsion hydraulique entraînant un autre essieu du véhicule grâce à la pression hydraulique fournie par la pompe. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue extérieure en perspective d'un groupe motopropulseur avec une pompe hydraulique rapportée sur un différentiel appartenant au groupe motopropulseur ; 7 - la figure 2 est une demi-vue en coupe axiale qui illustre en détail une conception selon l'état de la technique d'un dispositif d'étanchéité qui comporte un premier joint d'étanchéité qui est fixé sur l'arbre relais creux à la périphérie extérieure de ce dernier ; - la figure 3 est une vue en coupe axiale qui illustre en détail la conception perfectionnée selon l'invention du premier joint d'étanchéité qui est fixé sur la portion d'extrémité libre d'un arbre creux à profil extérieur étagé. 10 DESCRIPTION DETAILLEE DES FIGURES Dans la suite de la description, des éléments présentant une structure identique ou des fonctions analogues seront is désignés par des mêmes références. A la figure 2, on a représenté en coupe partielle un corps d'une pompe hydraulique 3 (sans son mécanisme intérieur), en indiquant par une flèche F1, l'arrivée de l'huile dans le secteur dans lequel est agencé son roulement intérieur 3d. 20 L'arbre relais 6 et l'arbre creux coaxial associé 9 sont aussi représentés à la figure 2. L'arbre relais 6 est supporté par le couvercle 6b, dans des roulements 6d qui de manière connue sont retenus axialement, selon l'axe principal « A » de l'ensemble, par des « circlips » ou 25 anneaux élastiques fendus 6c. Par convention, l'axe « A » s'étend d'arrière vers l'avant, de la gauche vers la droite en considérant la figure 2. L'arrivée de l'huile de transmission vers l'extrémité de l'arbre creux 9, est indiquée par une flèche F2. 30 Le dispositif d'étanchéité glissant 10 proposé, est disposé à l'intérieur du couvercle 6b de l'arbre relais, qui est fixé sur le corps de la pompe 3. La pompe renferme un premier fluide hydraulique. 8 L'arbre relais 6 tourne autour de l'axe A à l'intérieur de l'arbre creux 9 qui s'étend au travers du corps de pompe. Il y est lubrifié par l'huile de la transmission, qui constitue un deuxième fluide hydraulique distinct du premier fluide hydraulique. L'arbre relais 6 sort axialement de la pompe au travers du couvercle 6b, dans lequel il est supporté à rotation par un roulement 6d, extérieur au corps de la pompe hydraulique 3. Le roulement 6d est à l'air, et n'est pas lubrifié. Le dispositif d'étanchéité glissant 10 illustré, est composé 10 de deux joints d'étanchéité 11 et 15. Le premier joint d'étanchéité 11 comporte une armature rigide métallique 12 qui est réalisée en une seule pièce et qui comporte une bague cylindrique d'orientation axiale 12a et une collerette d'extrémité d'orientation radiale 12b. 15 La collerette 12b s'étend depuis l'extrémité axiale avant de la bague 12a qu'elle prolonge radialement vers l'intérieur en direction de l'axe A et de la surface périphérique extérieure 14 de l'arbre relais 6. A son extrémité libre radialement intérieure, la collerette 20 12b porte une lèvre souple d'étanchéité 11 b qui est en appui radial sur la surface périphérique extérieure 14 de l'arbre relais 9. La lèvre souple 11 b appartient à un corps 11 a du premier joint d'étanchéité 11 qui, de manière connue, est réalisé en matériau élastomère en une seule pièce par surmoulage sur la 25 collerette 12b de l'armature métallique 12. Dans l'exemple illustré à la figure 2, le matériau élastomère du corps de joint 11 a s'étend sur la face externe avant 16 de la collerette 12b qu'il recouvre entièrement, tandis que la face interne arrière 18 de la collerette 12b est dépourvue de 30 matériau élastomère. Dans l'exemple de montage illustré à la figure 2, la bague 12a est montée et fixée sur la portion d'extrémité libre de l'arbre creux 9 par frettage axial de la portée intérieure cylindrique 9 convexe 22 sur la portion de surface extérieure, cylindrique convexe, 24 en vis-à-vis. La face interne 18 de la collerette 12b est en appui axial contre une face radiale annulaire d'extrémité libre avant 20 de l'arbre creux 6. L'ensemble comporte un deuxième joint 15 qui est fixé sur l'élément de carter 3c de la pompe 3 et qui comporte une lèvre souple 15a qui est en appui glissant sur une portée extérieure 23 de l'armature rigide 12 du premier joint 11. 10 A titre de variante non représentée, lèvre souple 15a du deuxième joint 15 en appui glissant sur portion en vis-à-vis de de la surface extérieure 24 de l'arbre creux 9. On a représenté à la figure 3 le perfectionnement selon is l'invention. La portion d'extrémité libre avant de la surface extérieure 24 de l'arbre creux 9 est, à titre non limitatif, à profil externe cylindrique convexe étagé et elle comporte un tronçon d'extrémité libre avant 24F de petit diamètre extérieur, et un tronçon arrière 20 24R qui lui est adjacent axialement et qui est de plus grand diamètre extérieur que le tronçon d'extrémité libre avant 24F. La bague cylindrique d'orientation axiale 12a présente un profil interne cylindrique étagé concave complémentaire qui comporte un tronçon d'extrémité libre avant 22F de petit diamètre 25 intérieur, et un tronçon arrière 22R qui lui est adjacent axialement et qui est de plus grand diamètre intérieur que le tronçon d'extrémité libre avant 22F. Le tronçon d'extrémité arrière 22R du profil interne cylindrique étagé concave de la bague 12a constitue la portée 30 intérieure de fixation de la bague 12a sur tronçon arrière 24R de la surface extérieure de l'arbre creux 9, par exemple par frettage axial. 10 Conformément à l'invention, le tronçon d'extrémité arrière 22R du profil interne cylindrique étagé concave de la bague 12a l'armature rigide 12 est muni d'une couche 30a de revêtement interne d'étanchéité en matériau élastomère qui coopère avec le tronçon d'extrémité libre avant 24F de petit diamètre extérieur du profil externe cylindrique convexe étagé 24 de la surface extérieure 24 de l'arbre creux. Le revêtement interne d'étanchéité 30a de la bague 12a est une couche annulaire cylindrique de matériau élastomère qui w adhère à la surface interne de la bague 12a de l'armature rigide 12. Le revêtement interne d'étanchéité 30a de la bague 12a est décalé axialement vers l'avant par rapport à la portée intérieure 22R de fixation de la bague 12a de l'armature rigide 12. 15 Grâce à un tel agencement selon l'invention, les caractéristiques d'étanchéité assurées par le premier joint 11 sont améliorées. Le revêtements interne d'étanchéité 30a de la bague 12a est ici, à titre non limitatif, réalisé en une seule pièce, notamment 20 par moulage avec la lèvre souple 11 b d'étanchéité. Plus particulièrement, la collerette radiale d'extrémité avant 12b de l'armature 12a, qui prolonge la bague axiale 12a radialement vers l'intérieur, comporte un revêtement interne d'étanchéité 30b en matériau élastomère. 25 Le revêtement interne d'étanchéité 30b de la collerette 12b est une couche annulaire plane en forme de rondelle de matériau élastomère qui adhère à la face interne arrière 18 de la collerette 12b qu'elle recouvre entièrement. Les revêtements internes d'étanchéité 30a et 30b de la 30 bague 12a et de la collerette radiale d'extrémité 12b sont ici, à titre non limitatif, avantageusement réalisés en une seule pièce, et avec la lèvre souple 11 b d'étanchéité notamment par moulage. 11 En fonction de la position axiale relative du premier joint d'étanchéité 11 par rapport à l'arbre creux 9, le revêtement interne d'étanchéité 30b coopère ou non, avec la face transversale d'extrémité libre 20 de l'arbre creux 9. Ainsi, en première monte, il peut exister un jeu axial entre le revêtement interne d'étanchéité 30b et la face transversale d'extrémité libre 20 de l'arbre creux 9 tandis que, en après-vente et après une opération de maintenance ou de remplacement, et comme illustré à la figure 3, le revêtement interne d'étanchéité 10 30b est en appui axial d'étanchéité, vers l'arrière contre face transversale annulaire d'extrémité libre avant 20 de l'arbre creux. La lèvre souple 15a du deuxième joint 15 peut être en appui glissant sur la portée extérieure 23 de l'armature rigide 12 du premier joint 11 ou, en variante, en appui glissant sur portion is en vis-à-vis de de la surface extérieure 24 de l'arbre REVENDICATIONS1. Dispositif d'étanchéité glissant (10) entre : s - l'intérieur d'un corps de pompe hydraulique (3) renfermant un premier fluide hydraulique (F1) ; - et un arbre relais (6) tournant à l'intérieur d'un arbre creux (9) s'étendant au travers du corps de pompe hydraulique en y étant lubrifié par un deuxième fluide hydraulique (F2) distinct du Io premier fluide hydraulique (F1), dispositif d'étanchéité qui comporte : - un premier joint d'étanchéité (11) comportant une armature rigide (12) qui comporte une bague (12a) qui délimite une portée intérieure (22R) de fixation de la bague (12) sur une 15 portion de surface extérieure (24R) de l'arbre creux (9), notamment par frettage axial, et comportant une lèvre souple (11 b) d'étanchéité en appui radial sur l'arbre relais (6) ; caractérisé en ce que la bague (12a) de l'armature rigide (12) comporte un revêtement interne d'étanchéité (30a) en matériau 20 élastomère qui coopère avec une portion (24F) de surface extérieure (24) de l'arbre creux (9). 2. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit revêtement interne d'étanchéité (30a) de la bague (12a) est une couche annulaire cylindrique de 25 matériau élastomère qui adhère à une portion (22F) de la surface interne (22) de la bague (12a) de l'armature rigide (12). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le revêtement interne d'étanchéité (30a) de la bague (12a) est décalé axialement par rapport à la portée 30 intérieure (22R) de fixation de la bague (12a) de l'armature rigide (12) sur une portion de surface extérieure (24) de l'arbre creux (9). 13 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que : - une portion d'extrémité libre de la surface extérieure (24) de l'arbre creux (9) est à profil étagé et comporte : -- un tronçon d'extrémité libre (24F) de petit diamètre extérieur ; -- et un tronçon adjacent (24R) de plus grand diamètre extérieur ; - et la portée intérieure (22R) de fixation de la bague (12a) Io de l'armature rigide (12) coopère avec l'un (24R) desdits tronçons (24F, 24R), et le revêtement interne d'étanchéité (30a) de la bague (12a) de l'armature rigide (12) coopère avec l'autre (24F) des desdits tronçons (24F, 24R) de la portion d'extrémité libre de la surface extérieure (24) de l'arbre creux (9). 15 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le revêtement interne d'étanchéité (30a) de la bague (12a) de l'armature rigide (12) coopère avec ledit tronçon d'extrémité libre (24F), et la portée intérieure (22R) de fixation de la bague (12a) de l'armature rigide (12) coopère avec ledit tronçon adjacent 20 (24R). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'armature rigide (12) du premier joint d'étanchéité (11) comporte une collerette radiale d'extrémité (12b) : 25 - qui prolonge sa bague (12a) radialement vers l'intérieur ; - et qui comporte un revêtement interne d'étanchéité (30b) en matériau élastomère qui, en fonction de la position axiale relative du premier joint d'étanchéité (11) par rapport à l'arbre creux (9), est apte à coopérer, ou non, avec une face transversale 30 d'extrémité libre (20) de l'arbre creux (9). 7. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit revêtement interne d'étanchéité (30b) de la collerette radiale d'extrémité (12b) est une couche annulaire 14 plane de matériau élastomère qui adhère à la surface interne (18) de la collerette radiale (12b) d'extrémité de l'armature rigide (12). 8. Dispositif selon l'une des revendications 6 ou 7, prise en combinaison avec l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en 5 ce que lesdits revêtements internes d'étanchéité (30a, 30b) de la bague (12a) et de la collerette radiale d'extrémité (12b) de l'armature rigide (12) sont réalisés en une seule pièce, notamment par moulage. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits revêtements internes d'étanchéité (30a, 30b) de la bague (12a) et de la collerette radiale d'extrémité (12b) de l'armature rigide (12) sont réalisés en une seule pièce avec ladite lèvre souple (11b) d'étanchéité, notamment par moulage. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un deuxième joint (15) qui est fixé sur un élément de carter (3c) de la pompe (3) et qui comporte une lèvre souple (15a) en appui glissant sur une portée extérieure (23) de l'armature rigide (12) du premier joint (11). 11. Groupe motopropulseur de véhicule comportant un moteur principal (1) qui entraîne les deux roues d'un essieu du véhicule à partir d'arbres relais (6) reliés à un différentiel de transmission, et comportant une pompe hydraulique (3) entraînée à partir du même différentiel par un arbre creux (9) à l'intérieur duquel tourne un desdits arbres relais (6) de la transmission, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'étanchéité (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10. 12. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un groupe motopropulseur selon la revendication 11. 13. Véhicule automobile selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend un module de propulsion hydraulique entraînant un autre essieu du véhicule grâce à la pression hydraulique fournie par la pompe (3).