Brevet FR3079587A1 — publié le 20191004

BAGUE D'ÉTANCHÉITÉ AVEC MEMBRANE RADIALE APTE A ÊTRE PERCÉE PAR INSERTION D'ARBRE L'invention a trait au domaine des systèmes de transmission de véhicules automobiles et plus particulièrement aux bagues d'étanchéité des différentiels de transmission. Le mécanisme de transmission des différentiels des véhicules automobiles est placé dans un carter qui présente deux logements ou ouvertures opposés munis chacun d'une bague d'étanchéité emboîtée en force et au travers de laquelle est installé un arbre de transmission. Comme il est notamment divulgué dans le document de brevet publié FR 2 963 816 A1, les bagues d'étanchéité pour arbre de transmission sont généralement constituées de trois parties, à savoir une partie cylindrique extérieure, également appelée bague, en tôle d'acier ou en élastomère, une lèvre d'étanchéité en matériau élastomère ou thermoplastique, et une ou plusieurs lèvres auxiliaires. La première partie cylindrique assure l'ajustement serré requis pour réaliser l'étanchéité statique nécessaire par rapport à l'alésage du logement. La lèvre d'étanchéité assure quant à elle l'étanchéité dynamique et statique contre l'arbre de transmission et pour ce faire elle dispose d'un bord d'étanchéité qui est en général comprimé contre l'arbre avec une charge radiale définie par un ressort de retenue. De leur côté, la ou les lèvres auxiliaires servent principalement à protéger la lèvre d'étanchéité de la poussière et autres contaminants susceptibles d'endommager la zone de contact de leur surface d'appui avec l'arbre de transmission. Lors du processus d'assemblage d'un véhicule automobile, comme il s'avère que les étapes de montage des bagues d'étanchéité sur les différentiels de transmission et de mise en place des arbres de transmission sont effectuées dans des endroits différents et à des intervalles de temps pouvant aller de quelques semaines à quelques mois, il est nécessaire de clipper des obturateurs sur les bagues d'étanchéité pour empêcher que des corps étrangers, tel que des vis ou des gravillons, puissent rentrer inopinément à l'intérieur de ces dernières. Bien que ces obturateurs soient utiles, ils nécessitent d'être dans un premier temps montés puis dans un deuxième temps démontés avant l'installation des arbres de transmission. 2 Outre le fait que ces différentes manipulations occasionnent une perte de temps, elles entraînent également un coût de revient et ce d'autant plus que les obturateurs sont au final jetés car ils n'ont aucune valeur ajoutée fonctionnelle pour le client. L'invention a pour objectif de pallier au moins un des inconvénients de l'état de la 5 technique susmentionné. Plus particulièrement, l'invention a pour objectif de fournir une solution de protection des bagues d'étanchéité contre les contaminants extérieurs pouvant s'introduire avant le montage des arbres de transmission, solution qui soit aussi à la fois simple, performante et peu coûteuse. A cet effet, l'invention a pour objet une bague d'étanchéité pour arbre, comprenant 10 une bague ; une lèvre d'étanchéité supportée par la bague, formant une première barrière d'étanchéité avec l'arbre ; des moyens de protection de la lèvre d'étanchéité, supportés par la bague et formant une deuxième barrière d'étanchéité avec l'arbre ; remarquable en ce que les moyens de protection forment une membrane radiale souple fermant un passage d'insertion de l'arbre, et apte à être 15 traversée et déformée lors de l'insertion dudit arbre. Selon un mode avantageux de l'invention, la membrane radiale souple présente des prédécoupes sur une zone centrale de ladite membrane. Selon un mode avantageux de l'invention, les prédécoupes s'étendent radialement depuis le centre de la membrane radiale souple. 20 Selon un mode avantageux de l'invention, les prédécoupes s'étendent axialement sur la totalité ou sur une partie de l'épaisseur de la membrane radiale souple. Selon un mode avantageux de l'invention, la membrane radiale souple présente une épaisseur moyenne supérieure à 0,1mm et/ou inférieure à 2mm. Selon un mode avantageux de l'invention, la membrane radiale souple est en PTFE. 25 Selon un mode avantageux de l'invention, la membrane radiale souple présente une dureté supérieure à 30° Shore A et/ou inférieure à60° Shore A. L'invention a également pour objet un différentiel de transmission pour véhicule automobile, comprenant un mécanisme de transmission ; un carter logeant le 3 mécanisme de transmission et présentant deux ouvertures opposées destinées à recevoir, chacune, un arbre de transmission et comprenant, chacune, une bague d'étanchéité avec ledit arbre ; remarquable en ce que la bague d'étanchéité est conforme à l'invention. 5 L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile comprenant un différentiel de transmission ; deux arbres de transmission reliant cinématiquement le différentiel avec deux roues d'un train avant ou arrière du véhicule ; remarquable en ce que le différentiel est conforme à l'invention ; et pour chaque bague d'étanchéité, la membrane radiale souple est traversée par l'arbre de transmission correspondant et 10 épouse ledit arbre. L'invention a aussi pour objet un procédé d'assemblage d'un véhicule automobile, comprenant les étapes suivantes : (a) mise en place sur le véhicule d'un groupe motopropulseur comprenant un différentiel ; (b) mise en place de deux arbres de transmission entre le groupe motopropulseur et les deux roues d'un train avant ou 15 arrière du véhicule ; remarquable en ce que le différentiel est conforme à l'invention et à l'étape (b), chacun des deux arbres est inséré dans l'orifice correspondant du différentiel en traversant la membrane radiale souple de la bague d'étanchéité correspondante. Les mesures de l'invention sont intéressantes en ce qu'elles permettent une fonction 20 anti-intrusion de corps étranger à l'intérieur des bagues d'étanchéité avant le montage des arbres de transmission, et par conséquent une protection de leur surface d'appui contre les arbres. La membrane radiale souple ayant cette fonction anti-intrusion s'avère d'autant plus avantageuse qu'elle permet ainsi d'éviter de devoir clipper des pièces supplémentaires telles que des obturateurs qui sont 25 ensuite jetés, et en ce sens, cette invention permet donc de réduire le temps de montage et de revient des systèmes de transmission. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des dessins parmi lesquels : 4 La figure 1 est une vue schématique d'une coupe transversale d'une bague d'étanchéité selon l'invention montée à l'intérieur d'un logement d'un carter d'un différentiel de transmission d'un véhicule automobile. - La figure 2 illustre une vue en perspective et de dessus d'une bague 5 d'étanchéité selon l'invention. Les figures 3A et 3B montrent des vues en perspective de deux faces d'un différentiel de transmission sur lesquelles peuvent être montées des bagues d'étanchéité selon la figure 2. - La figure 4 est une vue schématique d'une coupe transversale d'une bague 10 d'étanchéité selon la figure 2 lors de l'introduction d'un arbre de transmission. La figure 1 montre une vue schématique d'une coupe transversale d'une bague d'étanchéité 1 pour arbre de transmission (non représenté) selon l'invention. En l'occurrence, cette bague d'étanchéité 1 est emboîtée de force sur l'entrée d'un logement 3 d'un carter 5 d'un différentiel de transmission 7 (non représenté en 15 entier). Elle comprend une bague cylindrique extérieure 9, une lèvre d'étanchéité 11 et des moyens de protection 17,19 de cette même lèvre 11. La bague cylindrique extérieure 9 forme un corps support dans lequel se trouve une armature 8 en acier en forme de L permettant d'assembler de façon étroite la bague d'étanchéité 1 sur le bord du logement 3 du carter 5. La lèvre d'étanchéité 11 est supportée par la bague 20 cylindrique 9 et constitue une première barrière d'étanchéité avec l'arbre de transmission (non représenté sur la figure 1). Cette lèvre 11 pointe vers un côté huile 12 et dispose d'un bord d'étanchéité 13 formé par moulage, découpe ou rectification qui est sollicitée élastiquement au moyen d'un ressort annulaire 15. Concernant les moyens de protection 17, 19 de la lèvre d'étanchéité 11, qui sont également portés 25 par la bague cylindrique extérieure 9, ils sont formés par une lèvre axiale 17 qui est optionnelle, et une membrane radiale souple 19, qui constituent chacune une deuxième barrière d'étanchéité avec l'arbre de transmission (non représenté). En l'occurrence sur cette figure, la lèvre axiale 17 qui est formée en saillie de la bague d'étanchéité 1, est tournée vers un côté encrassement 20 et la membrane radiale 30 souple 19, qui peut éventuellement être pré-cintrée vers le côté encrassement 20 ou le côté huile 12, ferme le passage d'insertion de l'arbre de transmission (non 5 représenté) et est apte à être traversée et déformée par ce dernier lors de sa mise en place dans le carter 5 du différentiel de transmission 7. Cette membrane radiale souple 19 a un rôle principal de rétention car elle empêche l'introduction de corps étranger à l'intérieur de la bague d'étanchéité 1, mais également l'écoulement de 5 l'huile 21 non correctement purgée après le banc de chaîne de montage. En effet, avant la mise en place des arbres de transmission (non représentés) cette huile 21 résiduelle est en mesure de s'écouler à l'extérieur du carter 5 au travers des bagues d'étanchéité 1. Or malencontreusement ces simples écoulements d'huile 21 sont très souvent considérés à tort par le client comme étant des fuites. 10 La figure 2 illustre une vue en perspective et de dessus d'une bague d'étanchéité 1 selon l'invention. Sur cette figure, il est possible d'observer que la membrane radiale souple 19 présente au niveau de sa zone centrale des prédécoupes rectilignes 23 qui s'étendent radialement depuis son centre. Ces prédécoupes 23 ont pour rôle de favoriser l'insertion de l'arbre de transmission (non représenté) au travers de la 15 membrane radiale souple 19, elles peuvent en particulier s'étirer axialement sur la totalité ou sur une partie de l'épaisseur de celle-ci. La membrane radiale souple 19 présente par ailleurs une épaisseur moyenne supérieure à 0,1mm et/ou inférieure à 2mm et est constituée en polytétrafluoréthylène (PTFE) ou en non-tissé de PTFE car ce composé présente 20 l'avantage d'avoir une bonne résistance aux milieux et constance thermique ainsi qu'un bon comportement au glissement. Cette membrane radiale souple 19 affiche de plus une dureté supérieure à 30° Shore A et/ou hférieure à 60° Shore A qui combinée avec les prédécoupes 23 permet de compenser les propriétés (faiblement) élastiques du PTFE. 25 Les figures 3A et 3B représentent deux vues en perspective de deux faces d'un différentiel de transmission 7 d'un véhicule automobile, et plus particulièrement les deux logements 3 opposés du carter 5 (non représenté) dans chacun desquels peut être montée en force une bague d'étanchéité 1 selon l'invention, avant la mise en place des arbres de transmission (non représentés). Il est à noter que la face du 30 différentiel de transmission 7 de la figure 3A est vue du côté du réducteur d'une roue 6 (non représentés) alors que la face du différentiel de transmission 7 de la figure 3B est vue du côté du moteur 25, en l'occurrence ici d'un moteur électrique. Le montage de chacun des deux arbres de transmission (non représentés sur les figures 3A et 3B), qui doivent relier cinématiquement le différentiel de transmission 7 5 avec les deux roues (non représentées) d'un train avant ou arrière d'un véhicule, s'effectue par la suite par insertion dans les deux orifices 3 correspondant du différentiel de transmission 7, en traversant la membrane radiale souple 19 de la bague d'étanchéité 1 correspondante (non représentées). La figure 4 montre une vue schématique d'une coupe transversale d'une bague 10 d'étanchéité 1 selon l'invention en particulier lors de l'introduction d'un arbre de transmission 27 à l'intérieur de cette bague 1. Comme illustré sur la figure 4, la membrane radiale souple 19 en PTFE ou en non-tissés de PTFE de la bague d'étanchéité 1 est traversée en son centre par l'arbre de transmission 27 au niveau des prédécoupes 23. Il est à noter que sur cette figure seule l'extrémité à arêtes 15 vives 28 de l'arbre de transmission 27 est illustrée. Les prédécoupes 23 avant et après leur déchirure cintrent et guident l'arbre de transmission 27 jusqu'au diamètre de portée nécessaire. Une fois la membrane radiale souple 19 rompue, celle-ci s'étend alors axialement vers le côté huile 12 et vient alors se nicher contre l'arbre de transmission 27 et la lèvre d'étanchéité 11. Cette dernière est sollicitée au même 20 moment élastiquement par un ressort annulaire 15, ce qui a pour effet de la presser fermement contre la surface complémentaire de roulement situé sur l'arbre de transmission 27. Il est également possible que la lèvre d'étanchéité 11 puisse être dépourvue de ressort et dans ce cas elle est alors pressée contre l'arbre de transmission 27 sous la seule action de son élasticité propre. 25 De façon générale, cette invention a pour avantage principale d'empêcher l'intrusion de corps étranger au travers des bagues d'étanchéité avant l'installation des arbres de transmission évitant ainsi l'utilisation d'obturateurs amovibles devant être en définitive jetés. La membrane radiale souple de bague d'étanchéité selon l'invention constitue donc en soi un rôle d'obturateur intégré en PTFE qui en outre permet 30 d'éviter les écoulements d'huile résiduelle issus des bancs de montage. Les prédécoupes centrales de cette membrane radiale souple sont avantageuses car 7 elles autorisent aussi une meilleure mise en contrainte de l'arbre de transmission et donc un meilleur centrage de celui-ci. Au final, cette invention est également intéressante car elle peut être utilisée aussi bien sur les différentiels de transmission des véhicules à moteur thermique ou électrique. 5 Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitutions d'équivalents techniques, sans sortir pour autant de la protection de l'invention. REVENDICATIONS1. Bague d'étanchéité (1) pour arbre (27), comprenant : - une bague (9); - une lèvre d'étanchéité (11) supportée par la bague (9), formant une première barrière d'étanchéité avec l'arbre (27); - des moyens de protection (17, 19) de la lèvre d'étanchéité (11), supportés par la bague (9) et formant une deuxième barrière d'étanchéité avec l'arbre (27); caractérisée en ce que les moyens de protection (19) forment une membrane radiale souple (19) fermant un passage d'insertion de l'arbre (27), et apte à être traversée et déformée lors de l'insertion dudit arbre (27). 2. Bague d'étanchéité (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la membrane radiale souple (19) présente des prédécoupes (23) sur une zone centrale de ladite membrane (19). 3. Bague d'étanchéité (1) selon la revendication 2, caractérisée en ce que les prédécoupes (23) s'étendent radialement depuis le centre de la membrane radiale souple (19). 4. Bague d'étanchéité (1) selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que les prédécoupes (23) s'étendent axialement sur la totalité ou sur une partie de l'épaisseur de la membrane radiale souple (19). 5. Bague d'étanchéité (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la membrane radiale souple (19) présente une épaisseur moyenne supérieure à 0,1mm et/ou inférieure à 2mm. 6. Bague d'étanchéité (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la membrane radiale souple (19) est en PTFE. 7. Bague d'étanchéité (1) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la membrane radiale souple (19) présente une dureté supérieure à 30° Shore A et/ou inférieure à 60° Shore A. 9 8. Différentiel de transmission (7) pour véhicule automobile, comprenant : - un mécanisme de transmission ; - un carter (5) logeant le mécanisme de transmission et présentant deux ouvertures (3) opposées destinées à recevoir, chacune, un arbre de 5 transmission (27) et comprenant, chacune, une bague d'étanchéité (1) avec ledit arbre (27); caractérisé en ce que la bague d'étanchéité (1) est selon l'une des revendications 1 à 7. 9. Véhicule automobile comprenant : 10 - un différentiel de transmission (7); - deux arbres de transmission (27) reliant cinématiquement le différentiel (7) avec deux roues d'un train avant ou arrière du véhicule ; caractérisé en ce que le différentiel (7) est conforme à la revendication 8 ; et pour chaque bague 15 d'étanchéité (1), la membrane radiale souple (19) est traversée par l'arbre de transmission (27) correspondant et épouse ledit arbre (27). 10. Procédé d'assemblage d'un véhicule automobile, comprenant les étapes suivantes : (a) mise en place sur le véhicule d'un groupe motopropulseur comprenant un 20 différentiel (7) ; (b) mise en place de deux arbres de transmission (27) entre le groupe motopropulseur et les deux roues d'un train avant ou arrière du véhicule ; caractérisé en ce que le différentiel (7) est conforme à la revendication 8 et à l'étape (b), chacun des 25 deux arbres (27) est inséré dans l'orifice (3) correspondant du différentiel (7) en traversant la membrane radiale souple (19) de la bague d'étanchéité (1) correspondante.