FR2544830A1 - Joint a fluide, notamment a lubrifiant, et son procede de fabrication - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN JOINT DESTINE A ASSURER L'ETANCHEITE ENTRE DEUX ELEMENTS SE DEPLACANT L'UN PAR RAPPORT A L'AUTRE. IL COMPORTE UN BATI EMBOUTI DONT UNE AILE 28 COMPORTE UNE PARTIE 38 A LAQUELLE EST LIE UN CORPS 40 EN ELASTOMERE PRESENTANT DES LEVRES D'ETANCHEITE. DES EVENTS 30 SONT FORMES DANS L'AILE 28 DE FACON A PERMETTRE A DES GAZ ET DES VAPEURS DE PENETRER DANS UNE ZONE S PROTEGEE DE MANIERE ETANCHE ET D'EN SORTIR ET DE FACON EGALEMENT A PERMETTRE A UN OUTIL T D'ETRE UTILISE POUR DEMONTER LE JOINT. DOMAINE D'APPLICATION: JOINTS D'ARBRE, ETC., POUR VEHICULES.

Description

L'invention concerne d'une manière générale les joints à fluides, et plus

particulièrement des joints conçus pour retenir de la graisse, de l'huile ou tout autre fluide lubrifiant à l'intérieur de zones souhaitées d'un assemblage de machine comportant des pièces qui

tournent les unes par rapport aux autres.

Il existe une nécessité continuelle d'améliorer les joints qui doivent satisfaire une ou plusieurs exigences particulières Celles-ci comprennent la ventilation à

l'atmosphère de la pression de la cavité du joint.

Les moyeux de roues, les éléments terminaux

de transmission et autres organes des véhicules à trac-

tion avant sont considérés comme des pièces à "haute sollicitation", c'est-à-dire qu'elles travaillent sous des contraintes relativement élevées Les conceptions de ces mécanismes demandent la mise en place de jeux de paliers disposés dans une cavité de joint souvent

remplie, à raison de 40 à 85 %, de graisse.

Lorsque la graisse est exposée à une élévation

rapide de température, l'émission de gaz et la vaporisa-

tion de l'eau, ou bien la vapeur d'eau présente, soit dans la graisse, soit dans l'espace libre, provoquent un accroissement de la pression et une usure excessive du joint L'élévation de la pression provoque parfois littéralement l'expulsion du joint des logements ou des cavités qui les reçoivent 2 faisant apparaître le danger d'une défaillance catastrophique de la totalité de

l'assemblage protégé de façon étanche.

Il est donc nécessaire de prévoir un joint qui assure lui-même la ventilation dans ces conditions et dans les conditions inverses, à savoir le retour du mécanisme protégé de façon étanche à des pressions et des températures inférieures Cependant, il subsiste

également la nécessité de réaliser un ajustement mécani-

que relativement serré autour du diamètre extérieur du joint ou, dans le cas de joints "inversés", sur le

diamètre intérieur ou autre sur lequel le joint secon-

daire est formé.

L'expression "joint primaire" désigne un joint entre des pièces mobiles et l'expression "joint secondaire" désigne un joint disposé entre des pièces fixes l'une par

rapport à l'autre, par exemple entre le joint et le carter.

Un joint bien conçu est simple à fabriquer et il présente un faible coût ainsi qu'une grande fiabilité, c'est-à-dire une bonne aptitude à être fabriqué et posé

normalement sans qu'il soit nécessaire d'utiliser un équi-

pement extraordinairement précis ou sans nécessiter un

travail hautement qualifié.

Une seconde considération qui a pris récemment une importance relativement grande dans la conception d'un

joint est la nécessité d'un démontage aisé Une considé-

ration accompagnant la réduction de la dimension globale des mécanismes protégés de façon étanche est le souhait

de réduire la dimension globale du joint proprement dit.

Dans des mécanismes protégés de façon étanche et peu volumineux, il est difficile d'accéder au joint

une fois posé pour procéder éventuellement à son démon-

tage et à son remplacement.

Conformément à l'invention, il est possible de produire un joint aussi économique que les joints antérieurs, qui comporte un dispositif de ventilation et qui permet également un démontage aisé pour réparation

et remplacement, soit sur les lieux de fabrication et d'as-

semblage, soit sur les lieux d'utilisation.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'un joint à huile selon l'invention; la figure 2 est une vue de face partielle, à échelle agrandie, montrant une forme de réalisation de l'évent du joint selon l'invention; la figure 3 est une coupe verticale martielle du joint à huile selon l'invention placé dans un logement de machine, en position de travail par rapport à un arbre associé, cette vue illustrant l'action de ventilation

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réalisée par le joint, ainsi qu'un outil de démontage; la figure 4 est une vue partielle en perspective éclatée montrant sous une forme quelque peu schématique un appareil utilisé pour la fabrication du bâti du joint selon l'invention; la figure 5 est une vue partielle en perspective, avec coupe partielle, du bâti montré sur la figure 4 après une autre opération; la figure 6 est une coupe verticale partielle du bâti du joint de la figure 5; la figure 7 est une vue partielle de face d'une variante de l'évent; la figure 8 est une vue partielle de face d'une autre variante de l'évent du joint selon l'invention; la figure 9 est une vue partielle de face d'une

autre forme de réalisation de l'évent du joint selon l'in-

vention; et la figure 10 est une vue partielle de face d'une

autre forme de réalisation de l'évent du joint selon l'in-

vention.

Dans la description qui suit, la pièce de

machine à protéger de façon étanche est un arbre, l'élé-

ment de machine comprend un carter qui présente un lamage ou logement recevant le joint, et la matière d'étanchéité

est une graisse.

En référence plus détaillée aux dessins, la figure 1 représente un joint indiqué globalement en 10,

mettant en oeuvre les principes de l'invention et compre-

nant deux éléments principaux,, à savoir un bâti rigide 12 en acier ou matière analogue, auquel est lié un corps 14 d'étanchéité en élastomère Comme montré en particulier sur la figure 3, on voit que le joint 10 est logé dans un contre-alésage ou logement 16 formé dans un carter ou une autre partie 18 de machine Lors de l'utilisation, le joint est destiné à porter contre une autre pièce de machine, dans ce cas la surface extérieure 20 d'un arbre rotatif 22, d'une manière étanche aux fluides et bien connue.

En ce qui concerne le joint 10, le bâti 12 com-

porte, comme représenté, une bride 24 de montage s'étendant axialement, présentant une partie extrême recourbée 26, une bride radiale 28 qui rejoint la bride axiale 24 et s'étend radialement vers l'intérieur par rapport à elle. Conformément à l'invention, un dispositif de ventilation, indiqué globalement en 30, est formé dans la bride radiale

28, ce dispositif étant défini par plusieurs parois laté-

rales 32 formées dans la bride 28, une ou plusieurs ouver-

tures 34 (figure 2) étant définies entre ces parois 32 dirigées vers l'intérieur et les surfaces correspondantes

d'une languette 36 définies en partie par les parois 32.

En référence à la figure 3, on voit qu'une partie radialement intérieure de la bride radiale 28 du bâti 12 comporte une partie 38 de liaison à laquelle un corps de lèvre 40 de joint primaire en élastomère est lié de manière connue du spécialiste de la technique des joints à huile Le corps à lèvre primaire présente une gorge 42 logeant un ressort jarretière annulaire 44 Le corps 40 du joint proprement dit est également défini en partie par une surface 46 dite "c 8 té huile", qui est tronconique et dirigée vers l'arbre et vers la zone protégée de façon

étanche Une surface 48 "côté air" est également tronconi-

que et dirigée vers l'arbre, et elle s'éloigne partielle-

ment de la zone protégée Les surfaces 46 et 48 se rejoi-

gnent par leurs bords périphériques intérieurs pour former

une bande 50 d'étanchéité circulaire ou de forme analogue.

Dans la forme de réalisation représentée, la bande 50 d'étanchéité est circulaire, mais il est évident que cette bande peut présenter une forme sinueuse dans la direction axiale, sans sortir du cadre de l'invention et comme décrit, par exemple, dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique

N O 3 927 600 et N O 3 929 340.

Une autre partie du corps 40 à lèvre comprend un corps 52 à lèvre d'exclusion ou anti-saleté qui, ainsi qu'il est bien connu du spécialiste, est conçu pour empêcher l'introduction de saletés extérieures, habituellement de

la poussière ou autre, dans la zone de la bande d'étanchéité.

Ce corps 52 est défini par une surface tronconique axiale-

ment intérieure 54 et par une surface extérieure 56 qui sont reliées l'une à l'autre par une surface annulaire 58

de contact établissant un contact léger avec l'arbre rota-

tif associé 22, ou bien légèrement espacée de ce dernier

par un très faible jeu de travail.

Lors de l'utilisation du joint, comme indiqué par les petites flèches sur la figure 3, la pression s'accumulant dans la zone protégée de façon étanche et désignée globalement "S" peut être ventilée, le gaz, la vapeur ou autre passant par une ou plusieurs des petites

ouvertures ou passages d'évent 34.

En ce qui concerne à présent la fabrication du joint selon l'invention, on peut noter, notamment en

référence aux figures 4 à 6, que le procédé est simple.

On suppose qu'un bâti 12 a été réalisé de la manière clas-

sique, par exemple par emboutissage, et que l'on souhaite y réaliser une ouverture convenable Le bâti 12 est disposé de manière que la surface intérieure 75 de la paroi 28 s'étende au-dessus d'un bloc-support ou matrice fixe 59 présentant une surface 60 tournée vers le haut et dans lequel est formée une ouverture 64 délimitée par

plusieurs parois latérales 62.

Ensuite, un outil 66 à arêtes coupantes effilées 68 est abaissé de façon à pénétrer dans la bride 28 et à la traverser au moins partiellement afin de former une languette 36 par découpage des parois latérales 32 montrées

sur les figures 2, 4 et 5, par exemple Ceci pousse la lan-

guette 36 vers le bas suivant une ligne 70 formant une

charnière; la languette résultante 36 présente des sur-

faces intérieure et extérieure 72 et 74 qui sont parallèles

entre elles, mais qui sont inclinées par rapport à la sur-

face intérieure associée 75 de la bride (figure 6) d'un angle indiqué en e Comme montré également sur la figure

4, la languette 36 pivote vers le bas pendant sa réalisa-

tion, sur un angle important, réalisant une grande ouver-

ture 34 Ensuite, la languette 36 ainsi formée est relevée de façon à être ramenée dans le plan ou presque dans le plan de la surface intérieure 75 de la bride 28, formant un petit évent souhaitable 30 Il convient de noter que le degré de ventilation peut être modi par i d:ere auquel la languette 36 est relevée dans le plan de la paroi ou bride 28 de l'embouti 12.

En référence à la figure 3 et à la caractéris-

tique d'amovibilité aisée de l'invention, un outil de démontage, indiqué globalement en T, est représenté en

trait plein et en trait pointillé de façon que son opé-

ration soit illustrée L'outil T tel que représenté com-

prend une tige 80, un nez 82, une partie encochée 84 ou

partie d'épaisseur réduite, et un épaulement 86 d'accro-

chage formé à la jonction de la surface 84 et du nez élargi 82 Il convient de noter que lorsque l'on souhaite retirer le joint à ventilation selon l'invention-, un ou plusieurs outils rigides tels que l'outil T peuvent être introduits dans l'ouverture 30 en poussant la languette 36 vers l'intérieur, ce qui permet ensuite à l'outil d'être ramené élastiquement ou poussé radialement vers l'extérieur dans la position montrée en trait pointillé sur la figure 3 Ensuite, l'épaulement 86 de l'outil T porte contre une partie de la surface intérieure 75 de la paroi radiale 28 de l'embouti Si l'on suppose que cet outil est un outil classique à deux, trois ou quatre branches, le démontage axial du joint est une opération très simple Ainsi, les languettes 36 constituent un moyen de ventilation du joint et elles forment en outre des ouvertures ou des moyens permettant l'insertion d'un

outil de démontage.

La figure 2 montre que, lorsque le joint selon l'invention est représenté en élévation par son côté air,

les languettes peuvent être d'une configuration sensible-

ment rectangulaire, avec une partie d'articulation sensi-

blement radiale unique 70 La figure 7 montre une languette 36 a, également de forme rectangulaire, mais dont la ligne

a d'articulation s'étend à peu près circonférentielle-

ment Sur la figure 7, les parois 32 a telles que repré-

sentées définissent partiellement l'ouverture d'évent.

La figure 8 représente une autre forme de réa-

lisation de l'invention dans laquelle la languette 36 b est de forme presque circulaire, l'articulation 70 b du

cas représenté s'étendant à peu près radialement L'ouver-

ture 32 b d'évent est représentée sous la forme d'une fente ou autre, résultant d'un léger pliage vers l'intérieur de

la-languette 36 b autour de la ligne 70 b d'articulation.

La figure 9 représente une forme de réalisation similaire, sauf que la languette 36 c est triangulaire et

comporte des parois latérales quelque peu agrandies 32 c.

La languette 36 c est pliée autour d'une petite ligne 70 c d'articulation Enfin, la figure 10 représente une forme de réalisation dans laquelle la languette 36 d se plie autour d'une ligne radiale 70 d d'articulation, mais l'une des

parois 32 d pénétrant en fait dans la circonférence inté-

rieure du joint à huile Dans la forme de réalisation de la figure 10, l'embouti est aisé à fabriquer et il peut être enfoncé de façon à former le corps du joint dont une

partie de talon peut être fixée à une partie de la lan-

guette, alors que les parties restantes de la paroi 32 d

assurent l'action de ventilation.

Comme représenté par les lignes pointillées 78

et 80 de la figure 10, il est possible d'utiliser des -

parties du moule du joint pour aplatir la languette 36 d en la ramenant dans le plan de la paroi radiale 28 du bâti 12, en même temps que le bord 80 de la partie 38 de liaison est formé En d'autres termes, lorsque l'embouti 12 est placé dans le moule et découpé comme montré sur la figure 10, le moule est fermée et le bord extérieur 80 du corps en élastomère du joint est formé par une bande portant contre les surfaces opposées du bâti 12 Cette fermeture ou ce pincement, qui définit l'étendue vers l'extérieur sur laquelle le caoutchouc est disposé le long de la partie de talon ou de liaison 38 de la paroi radiale 28, sert également à ramener la languette 36 d

dans un plan plat.

Il ressort des exemples précédents que la dimension, la forme et la position exactes des évents ne sont pas particulièrement critiques au succès de la présente invention. Une caractéristique souhaitable de l'invention est que l'écartement des évents soit tel que si un ou plusieurs des évents sont recouverts de graisse ou autre, il suffit qu'un autre évent soit relativement ouvert pour que du gaz, de la vapeur ou autre s'échappe par cet évent non obturé, sans provoquer une fuite indésirable de matière

visqueuse par les autres évents.

Lorsque de la graisse ou de l'huile tend à fuir d'une ou plusieurs ouvertures d'évent, il est possible, après la mise en place du joint, d'utiliser une matière d'étanchéité pour garniture ou autre de façon à recouvrir un ou plusieurs évents inférieurs et à laisser un ou deux évents supérieurs non obturés Le joint peut être réalisé avec un seul évent, mais ceci ne permet pas d'obtenir les avantages d'un démontage aisé, présentés par un joint

présentant trois ou quatre évents.

Dans une forme de réalisation à évent unique, il est normalement nécessaire d'orienter le joint, lors de l'utilisation, avant sa mise en place sur l'arbre, afin d'assurer que l'évent reste dans la position souhaitée;

ceci est inutile lorsque plusieurs évents sont prévus.

Dans les formes de réalisation représentées, les évents sont ménagés dans la paroi radiale de l'embouti ou du bâti; il convient cependant de noter que ces évents

pourraient également être placés en tout point intermé-

diaire entre les parties de montage et de liaison de l'eam

bouti, la partie intermédiaire pouvant être, pour une-

raison ou pour une autre, une bride radiale, un coude ou une partie recourbée, ou autre Cependant, l'invention est la plus pratique à utiliser dans la forme représentée, les formes de réalisation représentées comprenant un joint primaire monté sur un arbre rotatif passant dans le diamètre intérieur du joint, le diamètre de montage étant le diamètre

extérieur du joint.

Les principes de l'invention peuvent également être appliqués à des joints comportant des emboutis de

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formes plus complexes, ainsi qu'à des joints dans lesquels le joint secondaire ou la partie de montage est formé sur

le côté intérieur du joint, le joint primaire étant cons-

titué d'une lèvre agissant radialement vers l'extérieur.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au joint décrit et représenté sans

sortir du cadre de l'invention.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1 Joint à fluide destiné à retenir un lubri-

fiant dans une zone (S) protégée de façon étanche, lors des mouvements relatifs de deux éléments ( 18, 22) d'une machine, le joint étant caractérisé en ce qu'il comporte un bâti ( 12) relativement rigide destiné à être monté de façon étanche aux fluides sur un premier ( 18) des deux éléments de la machine, ce bâti comportant une partie ( 24) qui présente une surface de montage destinée à se loger 1 Q étroitement dans le premier élément ( 18), une autre partie espacée ( 38) de liaison sur laquelle un corps associé ( 40) à lèvre d'étanchéité est conçu pour être fixé, et une partie intermédiaire ( 28) de bâti s'étendant entre la partie de montage et la partie de liaison, un corps ( 40) à lèvre d'étanchéité primaire, en élastomère, présentant une surface tronconique ( 46) qui s'étend sensiblement vers la zone (S) protégée de manière étanche, et une surface tronconique ( 48) s'éloignant sensiblement de cette zone

protégée, les surfaces tronconiques se rejoignant en for-

mant une bande < 50) d'étanchéité de forme sinusoïdale ou sensiblement circulaire, destinée à entrer en contact avec une partie du second ( 22) des éléments de la machine, le corps à lèvre d'étanchéité comportant également une partie de liaison liée à la partie de liaison du bâti, au moins ladite partie intermédiaire du bâti présentant une découpure et au moins un tronçon d'une partie < 70) d'articulation qui, avec la découpure, définit au moins une partie de la périphérie d'une languette prédéterminée ( 36) pour constituer un évent permettant à un gaz et à une vapeur de pénétrer dans la zone protégée de manière étanche et de sortir de cette zone, la zone de la languette étant également une zone qui permet un démontage ou un pliage lorsqu'elle est enclenchée avec un outil (T) conçu pour être utilisé pour le démontage du joint du premier

élément de manchine.

2 Joint à fluide selon la revendication 1,

caractérisé en ce que le corps à lèvre d'étanchéité con-

prend en outre un corps ( 52) à lèvre secondaire d'exclusion qui présente une surface annulaire ( 58) destinée à porter

contre le second élément de la machine, la lèvre d'étan-

chéité présentant en outre une surface tronconique ( 54) dirigée vers la zone protégée de manière étanche et vers le second élément de la machine. 3 Joint à fluide selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie présentant la surface de montage comprend une bride axiale ( 28) du bâti, cette

bride axiale déterminant le diamètre extérieur du bâti.

4 Joint à fluide selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une languette prédéterminée présente plusieurs zones espacées angulairement les unes

des autres sur ladite partie intermédiaire du bâti.

Joint à fluide selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite partie intermédiaire du bâti comprend une bride annulaire ( 28) s'étendant radialement dans un plan unique, la partie ( 38) de liaison du bâti étant un prolongement de la bride radiale, dans le plan

de cette dernière.

6 Joint à fluide selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une languette prédéterminée présente une surface rectangulaire s'étendant dans la

partie intermédiaire du bâti et en ce que lesdites décou-

pures définissent trois des côtés de cette zone et la

partie d'articulation définit son quatrième côté.

7 Joint à fluide selon la revendication 1, caractérisé en ce que la languette prédéterminée constitue la partie principale d'une zone circulaire ( 36 b) dans laquelle ladite découpure ( 32 b) s'étend dans la partie

intermédiaire du bâti, la partie d'articulation consti-

tuant le reste de la languette.

8 Joint à fluide selon la revendication 1,

caractérisé en ce que la découpure est de forme globale-

ment en L dont une branche constitue une partie radiale

s'étendant au moins partiellement dans la partie de liai-

son du bâti et dont une autre branche s'étend dans la partie intermédiaire du bâti, la partie d'articulation

s'étendant partiellement dans chacune des parties-inter-

médiaires et de liaison.

9 drée fabrication d'un Joi nt à jhuile,

caractérisé en ce qu'il consiste à former un bâti relative-

ment rigide comprenant une partie qui présente une surface de montage destinée à se loger étroitement dans un premier élément de machine, une partie de liaison espacée de la partie de montage, et une partie intermédiaire s'étendant entre la partie de montage et la partie de liaison, le procédé consistant notamment à percer au moins une portion de la partie intermédiaire du bâti pour former par dacoupag au moins une paroi latérale définissant une languette de ventilation reliée à une partie du bâti suivant une ligne

d'articulation, et à lier un corps d'étanchéité en élas-

tomère à la partie de liaison du bâti afin de former un joint composé, une partie de la paroi latérale espacée

du corps du joint subsistant de façon à permettre le pas-

sage de gaz ou de vapeur.

Procédé de fabrication d'un joint à fluide,

caractérisé en ce qu'il consiste à former un bâti coumpor-

tant une bride sensiblement annulaire de montage, une

seconde bride dont au moins des parties partent radiale-

ment de la partie de montage et sont subdivisées en une partie intermédiaire et une partie de liaison, à former

au moins une languette de ventilation dans la partie inter-

médiaire du bâti par perçage de ce dernier de façon vue la languette de ventilation soit espacée de la partie restante du bati par des lignes de coupe et qu'elle soit reliée à cette partie restante du bâti par une ligne d'articulation, et, simultanément, à former une lèvre d'étanchéité en élastomère et lier cette lèvre à la partie de liaison du abâti pour former un joint à fluide présent tant un passage d'évent, la languette pouvant être retirée ou pliée lorsqu'elle est enclenchée avec un outil destin A à être utilisé pour démonter le joint duun élément se

machine associé.

11 Procédé selon la revendication 10 carac, térisé en ce que la formation de la languette consiste à plier la languette sensiblement hors du plan de la partie

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de bâti, suivant l'axe de la ligne d'articulation, puis à ramener par pliage la languette vers le plan de la partie

de bâti afin de réduire l'aire utile du passage d'évent.

12 Joint à fluide destiné à retenir un lubri-

fiant dans une zone (S> protégée de manière étanche lors de mouvements relatifs de deux éléments ( 18, 22) de machine, le joint étant caractérisé en ce qu'il comporte un bâti relativement rigide ( 12) conçu pour être logé de manière étanche aux fluides dans un premier élément ( 18) de machine, ce bâti comportant une bride ( 24) de montage s'étendant axialement et dont une partie de la surface extérieure est destinée à se loger étroitement dans le premier élément, une autre partie espacée ( 38) de liaison à laquelle un corps associé ( 40 > à lèvre d'étanchéité est destiné à être lié,

et une bride intermédiaire ( 28) de bâti s'étendant radiale-

ment entre la bride de montage et la partie de liaison, oun corps ( 40) à lèvre principale d'étanchéité en élastomère

présentant une surface tronconique ( 46) tournée sensible-

ment vers la zone protégée de manière étanche et une sur-

-0 face tronconique ( 48) tournée sensiblement de façon à s'éloigner de la zone protégée de manière étanche, les surfaces tronconiques se rejoignant suivant une bande ( 50) d'étanchéité de forme sensiblement circulaire ou sinueuse et destinée à porter contre une partie du second élément ( 22) de machine, le corps à lèvre d'étanchéité comportant également une partie de liaison liée à la partie de liaison du bâti, la bride intermédiaire comportant

plusieurs languettes ( 36) de ventilation espacées angulaire-

ment, formées dans cette bride intermédiaire et présentant chacune une périphérie ( 32) définie par une découpure, et une partie ( 70) d'articulation, les languettes permettant à un gaz et à une vapeur de pénétrer dans la zone protégée de manière étanche et d'en sortir, et pouvant également être retirées ou pliées lorsqu'elles sont enclenchées avec un outil (T) conçu pour être utilisé pour démonter le

joint du premier élément de machine.