Brevet FR3077021A1 — publié le 20190726

PROCEDE DE MONTAGE D'UN JOINT A LEVRE INTERIEURE SUR UN ARBRE AVEC UN MANCHON DE PROTECTION La présente invention concerne un procédé de montage d'un joint circulaire à lèvre sur un arbre, ainsi qu'un outillage de montage mis en oeuvre par un tel procédé. Certains systèmes mécaniques, en particulier des transmissions de véhicule automobile, comportent un arbre de transmission sortant d'un carter contenant de l'huile, disposant au niveau de cette sortie d'un joint d'étanchéité à lèvre comprenant un contour extérieur cylindrique emmanché dans le carter, et à l'intérieur une lèvre d'étanchéité en appui sur une portée cylindrique de l'arbre, afin de serrer légèrement cette portée pour assurer une étanchéité dynamique. La lèvre intérieure du joint réalisée dans un élastomère, représente une partie délicate de ce joint qu'il convient de préserver lors du montage afin d'éviter tout endommagement qui pourrait provoquer des fuites d'huile lors du fonctionnement. Dans certains cas l'arbre est déjà installé dans le carter, le joint à lèvre 20 étant ensuite engagé autour de cet arbre, pour en fin de course dans une direction appelée par convention direction avant, être emmanché dans le carter. La partie de l'arbre sortant du carter, en arrière de la portée du joint, peut comporter des formes particulières présentant des arêtes vives, comme des 25 cannelures axiales, des rainures transversales, ou des marches entre différents diamètres. Il est alors nécessaire de franchir avec la lèvre du joint ces formes particulières pour l'avancer jusqu'à la portée de l'arbre disposée en avant, sans risquer de l'accrocher sur ces formes afin d'éviter de la blesser. En effet une coupure même minime de la lèvre du joint peut finir par 30 entraîner une usure prématurée de ce joint, et des fuites. Pour éviter ce problème un dispositif connu, présenté notamment par le document US-Al-2016151896, comporte un manchon de protection 2 présentant vers l'avant une partie cylindrique d'épaisseur réduite s'ajustant dans la lèvre du joint, prévue pour coulisser sur l'arbre jusqu'à la portée de joint afin de franchir des cannelures axiales de cet arbre en protégeant la lèvre. Un nez de presse entoure un rebord circulaire extérieur du manchon 5 disposé en arrière de sa partie cylindrique, pour presser sur ce manchon afin de descendre le joint autour de l'arbre de manière protégée, puis en fin de course pour emmancher le contour extérieur du joint dans le carter. Ensuite lors de la remontée du nez de presse un bourrelet intérieur de ce nez engagé autour du rebord extérieur du manchon, qui est passé en avant 10 de ce rebord, constitue un obstacle remontant ce manchon afin de l'extraire du montage, et de l'éliminer ou de le recycler. Toutefois ce dispositif nécessite un emboîtement d'un bourrelet intérieur du nez de presse autour du rebord extérieur du manchon, qui peut être délicat à réaliser de manière à assurer à la fois une tenue suffisante de ce manchon, 15 et une facilité d'extraction du manchon hors de ce nez après son utilisation. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces problèmes de l'art antérieur. Elle propose à cet effet un procédé de montage d'un joint circulaire équipé d'une lèvre intérieure venant dans un mouvement vers une direction avant sur une portée de joint d'un arbre, avec un outillage comprenant un manchon présentant du côté avant une partie tubulaire s'ajustant dans la lèvre du joint, et comprenant un nez de presse prévu pour pousser vers l'avant sur ce manchon, ce procédé étant remarquable en ce que dans un mouvement d'avance du nez de presse, des billes de ce nez de presse poussées radialement vers l'axe par des ressorts et dépassant dans un alésage axial, franchissent axialement une gorge circulaire formée autour du manchon, puis le joint à lèvre est emmanché dans un carter, ensuite dans un mouvement de recul du nez de presse les billes s'accrochent dans la gorge circulaire et reculent ce manchon. Un avantage de ce procédé est qu'après la descente sur l'arbre du joint à lèvre protégé par le manchon, la poussée du nez de presse sur ce manchon pour emmancher le joint à lèvre assure en même temps un passage des billes 3 dans la gorge circulaire en comprimant leurs ressorts. Ensuite lors de la remontée du nez de presse ces billes réalisent un verrouillage axial autour du manchon sur ce nez, qui recule en même temps le manchon. Les billes poussées par des ressorts constituent un moyen simple, 5 efficace et économique de verrouillage du manchon sur le nez de presse, qui est peu sensible à des dispersions de fabrication grâce à l'amplitude du mouvement radial des billes possible. On assure de manière automatique une sortie systématique du manchon après la mise en place du joint, ce qui évite un retrait manuel qui pourrait 10 entraîner un oubli par un opérateur. Le procédé de montage selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, avant l'avance du nez de presse le manchon est en 15 appui sur un bord supérieur de la portée de joint de l'arbre. L'invention a aussi pour objet un outillage de montage mis en oeuvre par un procédé comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes, remarquable en ce que chaque bille est ajustée dans une douille fixée dans un perçage radial du nez de presse. 20 Avantageusement, chaque douille comporte un épaulement radialement extérieur formant une butée venant au fond d'un diamètre plus important du perçage radial du nez de presse. Avantageusement, chaque bille reçoit un ressort hélicoïdal disposé radialement à l'extérieur, pressant cette bille vers l'axe. 25 Dans ce cas, avantageusement chaque perçage radial comporte un bouchon disposé radialement vers l'extérieur, recevant l'appui du ressort. Avantageusement, le nez de presse comporte trois billes. Avantageusement, la gorge circulaire est formée sur une partie arrière de la douille présentant un diamètre plus important que la partie tubulaire avant. 30 Avantageusement, la gorge circulaire présente une section transversale correspondant au rayon de la bille. 4 Avantageusement, la douille est formée par un moulage d'une matière plastique. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à 5 titre d'exemple et de manière non limitative, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 présente en vue extérieure un manchon d'un outillage selon l'invention ; - les figures 2a et 2b présentent en vue extérieure et en coupe axiale 10 passant par le centre d'une bille, un nez de presse de cet outillage ; - la figure 3 présente en coupe axiale l'outillage positionné autour d'un arbre au début de l'emmanchement du joint à lèvre sur un carter ; - la figure 4 est une vue de détaille de la figure 3; - la figure 5 présente une première descente du nez de presse mettant 15 les billes dans la gorge circulaire du manchon ; - la figure 6 présente une deuxième descente du nez de presse avec les billes ayant franchi la gorge circulaire ; et - la figure 7 présente la remontée du nez de presse avec le manchon. La figure 1 présente un manchon de protection 2 réalisé par le moulage 20 d'une matière plastique, présentant une forme de révolution centrée sur l'axe A, comprenant vers un côté avant indiqué par la flèche AV, correspondant à un sens de descente d'une presse, une partie tubulaire 4 d'épaisseur réduite prévue pour recevoir la lèvre d'un joint à lèvre. Une partie arrière 6 d'épaisseur plus importante, séparée par un 25 épaulement transversal 8 de la partie tubulaire 4, comporte une gorge circulaire 10 présentant une section comprenant un rayon constant. Le dessus du manchon 2 présente une face supérieure transversale plate 12 entourée par un petit chanfrein 14. Les figures 2a et 2b présentent un nez de presse 20 formant une bague 30 de section rectangulaire, comprenant trois perçages radiaux recevant chacun une douille 22 contenant une bille 24. 5 La face supérieure du nez de presse 20 est fixée sous une presse pour recevoir une poussée, la face inférieure transmet cette poussée sur le dessus d'un joint à lèvre. Chaque perçage du nez de presse 20 comporte radialement vers 5 l'extérieur un diamètre plus important. Chaque douille 22 introduite par l'extérieur dans un perçage du nez de presse 20, présente un épaulement extérieur arrière formant une butée venant au fond du diamètre plus important du perçage. Chaque douille 22 reçoit une bille 24 ajustée dedans, présentant une 10 course limitée vers l'avant par un rebord formé à l'extrémité intérieure de la douille. Un ressort hélicoïdal 28 disposé derrière la bille 24, est comprimé par un bouchon 26 qui est serré dans le perçage du nez de presse 20, en appui axialement sur l'épaulement extérieur arrière de la douille 22. 15 De cette manière on obtient au repos une bille 24 maintenue dans la douille 22, dépassant radialement vers l'intérieur de cette douille, qui peut reculer vers l'extérieur en comprimant son ressort 28. Les trois billes 24 forment dans le nez de presse 20 un diamètre libre intérieur qui est un peu inférieur à celui de la partie arrière 6 de la douille 2. 20 Les figures 3 et 4 présentent un joint à lèvre annulaire 30 réalisé en élastomère, formant dans sa section transversale globalement un « U » inversé. La section transversale du joint à lèvre 30 comporte en élastomère une face supérieure plate 32, et une face radialement intérieure comprenant une 25 lèvre 40 serrée vers l'axe par un ressort circulaire 42, pour appliquer sur la portée 50 d'un arbre 44 sortant d'une transmission une légère pression assurant une étanchéité dynamique. Un renfort métallique annulaire 34 assemblé par surmoulage de l'élastomère, comporte dans sa section transversale une face plate venant en 30 dessous de la face supérieure 32 du joint à lèvre 30, et une face cylindrique radialement extérieur présentant une résistance élevée permettant un emmanchement dans un alésage 36 d'un carter 38. 6 L'arbre 44 comporte sur une longueur disposée en arrière de la portée de joint 50 des cannelures axiales 46 d'entraînement en rotation, présentant en haut une gorge annulaire supérieure 48 prévue pour recevoir un circlips élastique, et en bas une gorge annulaire inférieure 52 permettant aux 5 cannelures de déboucher vers le bas pour permettre leurs usinages. La lèvre 40 du joint à lèvre 30 doit donc descendre le long des cannelures 46 en franchissant les deux gorges annulaire 48, 52 pour atteindre la portée de joint 50, sans risquer d'entrer en contact avec ces cannelures ou avec les bords des gorges présentant des arêtes vives qui peuvent blesser cette lèvre. 10 Dans une première étape du procédé de montage présentée figure 3, le joint à lèvre 30 est engagé sur la partie tubulaire 4 du manchon 2, puis ce manchon est descendu autour de l'arbre 44 en protégeant le joint, pour venir en appui sur le bord supérieur de la portée de joint 50. Ensuite le nez de presse 20 fixé à la presse descend autour de l'arbre 15 44, jusqu'à ce que ses billes 24 viennent en appui sur le chanfrein 14 formé autour de la face supérieure transversale 12 de la douille 2. La figure 5 présente une première descente de la presse qui appui sur le dessus du nez de presse 20, les billes 24 étant repoussées par le chanfrein 14 radialement vers l'extérieur en comprimant leurs ressorts 28. 20 Dans la fin de cette première descente les billes s'engagent dans la gorge circulaire 10 sous l'effet de leurs ressorts 28 qui les repoussent vers l'axe en réalisant un certain verrouillage axial entre le nez de presse 20 et le manchon 2. L'utilisation de trois billes 24 permet de réaliser un montage isostatique, 25 chaque bille étant ajustée dans la gorge circulaire 10. La figure 6 présente une deuxième descente de la presse, le manchon 2 étant retenu par la portée de joint 50 de l'arbre 44 présentant un diamètre plus important. L'effort axial de la presse descend le nez de presse 20 en repoussant vers l'extérieur les billes 24 qui sortent de la gorge circulaire 10. 30 La face inférieure du nez de presse 20 arrive sur la face supérieure 32 du joint à lèvre 30, puis appuie dessus pour réaliser son emmanchement au fond de l'alésage 36 du carter 38. 7 La figure 7 présente la remontée de la presse et de son nez de presse 20, les billes 24 repoussées par les ressorts 28 venant s'engager dans la gorge circulaire 10 du manchon 2 quand elles arrivent à la hauteur de cette gorge. On réalise de cette manière au passage un verrouillage automatique de 5 la douille 2 dans le nez de presse 20, sans arrêter la remontée de la presse, qui entraîne ensuite cette douille dans la suite du mouvement. Le retrait de la douille 2 est alors garanti de manière simple et économique, sans intervention manuelle ce qui évite un oubli de cette opération. Après le retrait de la transmission le manchon 2 peut être retiré du nez 10 de presse 20 pour être recyclé ou éliminé, par une intervention manuelle, ou par une opération automatique sur la presse. En particulier le retrait du manchon 2 sans intervention manuelle fait gagner du temps de cycle par rapport à un mode opératoire comprenant le retrait manuel, ainsi qu'en sécurité et en qualité en évitant un risque d'oubli REVENDICATIONS1 - Procédé de montage d'un joint circulaire à lèvre (30) équipé d'une lèvre intérieure (40) venant dans un mouvement vers une direction avant sur une portée de joint (50) d'un arbre (44), avec un outillage comprenant un manchon (2) présentant du côté avant une partie tubulaire (4) s'ajustant dans la lèvre du joint (40), et comprenant un nez de presse (20) prévu pour pousser vers l'avant sur ce manchon (2), caractérisé en ce que dans un mouvement d'avance du nez de presse (20), des billes (24) de ce nez de presse (20) poussées radialement vers l'axe par des ressorts (28) et dépassant dans un alésage axial, franchissent axialement une gorge circulaire (10) formée autour du manchon (2), puis le joint à lèvre (30) est emmanché dans un carter (38), ensuite dans un mouvement de recul du nez de presse (20) les billes (24) s'accrochent dans la gorge circulaire (10) et reculent ce manchon (2). 2 - Procédé de montage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'avant l'avance du nez de presse (20), le manchon (2) est en appui sur un bord supérieur de la portée de joint (50) de l'arbre (44). 3 - Outillage de montage mis en oeuvre par un procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque bille (24) est ajustée dans une douille (22) fixée dans un perçage radial du nez de presse (20). 4 - Outillage de montage selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque douille (22) comporte un épaulement radialement extérieur formant une butée venant au fond d'un diamètre plus important du perçage radial du nez de presse (20). 5 - Outillage de montage selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que chaque bille (24) reçoit un ressort hélicoïdal (28) disposé radialement à l'extérieur, pressant cette bille (24) vers l'axe. 6 - Outillage de montage selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque perçage radial comporte un bouchon (26) disposé radialement vers l'extérieur, recevant l'appui du ressort (28). 7 - Outillage de montage selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que le nez de presse (20) comporte trois billes (24). 9 8 - Outillage de montage selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que la gorge circulaire (10) est formée sur une partie arrière de la douille (6) présentant un diamètre plus important que la partie tubulaire avant (4). 5 9 - Outillage de montage selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que la gorge circulaire (10) présente une section transversale correspondant au rayon de la bille (24). 10 - Outillage de montage selon l'une quelconque des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que la douille (6) est formée par un moulage d'une 10 matière plastique.