FR2681920A1 - Procede pour former un manchon d'usure pour joint d'etancheite a l'huile et assemblage d'un tel joint. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un assemblage de joint d'étanchéité à l'huile. Il comprend une unité de joint d'étanchéité principale (22) destinée à être fixée à un élément de machine, et un manchon d'usure (24) destiné à être fixé à un autre élément de machine tournant par rapport au premier élément. Le manchon d'usure (24) comporte une partie cylindrique dont la surface est configurée par fluage à froid du métal dont ce manchon est constitué. Le motif ainsi formé comprend au moins un élément de pompage hydrodynamique ayant une partie profilée qui est décalée radialement par rapport à la partie restante de la surface de la partie cylindrique du manchon. Domaine d'application: joints d'étanchéité d'arbres, etc.

Description

L'invention concerne d'une manière générale des joints hydrodynamiques et

des procédés nouveaux d'étanchéité

à l'huile.

On entend par "hydrodynamique" un joint d'étan-

chéité à l'huile qui, lorsqu'une des pièces entre lesquelles l'étanchéité doit être établie est mise en rotation par rapport à l'autre pièce, développe une pression de pompage positive servant à renvoyer dans la cavité fermée de façon étanche de l'huile en phase liquide s'accumulant sur une

surface mouillée par l'huile.

La formation de gorges dans une surface d'arbre usinée avec précision, coûteuse, en particulier une surface qui a été finie par rectification et/ou qui est trempée, est très coûteuse et longue par rapport à la formation des

éléments de pompage sur l'autre pièce complémentaire, c'est-

à-dire le corps élastomérique du joint, qui est une pièce

formée par moulage.

Cependant, certains avantages peuvent être obtenus avec l'utilisation du concept de l'arbre profilé, en supposant que l'on puisse éliminer les difficultés qu'il implique A cet égard, la présente invention propose un assemblage de joint d'étanchéité dont les éléments de pompage sont avantageusement placés sur une partie fixée à la surface de l'arbre plutôt que sur le corps élastomérique du joint lui-même Ces avantages comprennent la possibilité d'un meilleur comportement pendant la phase initiale ou de "grattage' du fonctionnement, une variation réduite de l'efficacité du pompage pendant la durée de vie du joint et la possibilité de maîtriser la formation de nervures ou d'ailettes et la finition de surface dans la même opération. Cependant, conformément à l'invention, il est à présent possible de produire un tel joint d'étanchéité en formant des gorges, des rainures ou d'autres conformations souhaitables sur la partie de jupe d'un manchon d'usure de joint d'étanchéité à l'huile Conformément à l'invention, il est donc avantageusement proposé un joint d'étanchéité à deux

éléments Un élément comprend un bâti et un corps élastoméri-

que d'étanchéité et l'autre élément comprend un manchon d'usure dont une surface de sa partie de jupe est destinée à être reçue en relation d'étanchéité statique, étroite et hermétique aux liquides sur un arbre associé Conformément à

l'invention, des techniques de formage du métal par "embou-

tissage et étirage" sont utilisées pour réaliser des

rainures, des gorges et des ailettes ou d'autres confor-

mations hydrodynamiques dans la surface exposée de la jupe du manchon d'usure, habituellement son diamètre extérieur sans compromettre la finition de surface nécessaire à une bonne étanchéité secondaire entre l'autre surface de la jupe,

habituellement son diamètre intérieur et le diamètre ex-

térieur de l'arbre En d'autres termes, une surface de la

jupe du manchon d'usure comporte des conformations hydro-

dynamiques, tandis que l'autre surface n'en comporte pas.

L'invention est mise en oeuvre au moyen d'un manchon d'usure dans lequel sont formés des éléments de

pompage hydrodynamique par un procédé et un appareil d'embou-

tissage et d'étirage L'invention propose un assemblage de joint d'étanchéité à l'huile comprenant une unité de joint comportant un bâti et un élément d'étanchéité qui comprend une partie formant bague d'étanchéité, la bague d'étanchéité ainsi formée agissant de façon à être en contact avec la partie de jupe d'un élément à manchon d'usure recouvrant l'arbre, la jupe comprenant au moins une conformation de pompage formée par étirage dans sa surface, afin qu'une rotation relative des pièces engendre une action de pompage dans le film d'huile séparant les surfaces de la jupe du

manchon d'usure et de la bague d'étanchéité, respectivement.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels, les mêmes références numériques désignent des pièces correspondantes sur les différentes figures: la figure 1 est une vue en perspective éclatée d'une forme de l'assemblage de joint d'étanchéité à l'huile selon l'invention; la figure 2 est une vue en coupe verticale à échelle agrandie d'une partie du joint d'étanchéité de l'invention, représenté dans une installation typique; la figure 3 est une vue en plan partielle à échelle agrandie de la surface cylindrique extérieure de la jupe du manchon d'usure, montrant une forme de conformations hydrodynamiques réalisées dans ce manchon par le procédé de l'invention; la figure 4 est une vue en coupe partielle à échelle encore agrandie, suivant la ligne 4- 4 de la figure 3, montrant d'autres détails d'une forme des éléments de pompage présentant les caractéristiques de l'invention; la figure 5 est une vue en coupe partielle à échelle encore agrandie, suivant la ligne 5-5 de la figure 3, montrant certaines dimensions relatives et d'autres aspects des conformations de pompage; la figure 6 est une vue en coupe verticale éclatée d'un outillage conçu pour la mise en pratique de l'invention et montrant cet outillage en position grande ouverte, montrant en outre le positionnement d'une ébauche pour former un manchon d'usure dont une surface de la jupe comporte un motif hydrodynamique; la figure 6 A est une vue en coupe uniquement de l'ébauche de formation du manchon; la figure 7 est une vue similaire à celle de la figure 6, montrant le poinçon d'emboutissage et l'ébauche de formation du manchon d'usure en position serrée entre la matrice d'emboutissage et de formage et l'anneau serre-flan, et montrant aussi certaines dimensions de référence de l'outillage et du flan à former; la figure 8 est une vue similaire à celle de la figure 7, montrant le poinçon d'emboutissage juste après l'engagement initial avec la partie de formation de jupe du flan; la figure 9 est une vue en coupe partielle à échelle encore agrandie montrant le poinçon d'emboutissage au bas de sa course, la jupe du manchon d'usure étant totalement formée et configurée; la figure 10 est une vue en élévation d'un manchon d'usure réalisé dans l'appareil des figures 6-9 et montrant ce manchon sur le diamètre extérieur de la jupe duquel une forme de motif ou configuration hydrodynamique est imprimée;

la figure 11 est une vue d'un détail, partiel-

lement en élévation et partiellement en coupe suivant la ligne 11-11 de la figure 6, montrant plus en détail le motif hydrodynamique formé sur la paroi intérieure de la matrice d'emboutissage et de formage; la figure 12 est une vue en plan de dessus d'une longueur continue de métal en feuille dans laquelle un groupe de flans individuels est formé dans le procédé, cette vue

montrant les flans dont les centres sont percés, des languet-

tes marginales maintenant les flans sur les marges de la feuille avant la séparation des flans individuels sur la presse de formage; les figures 13 A et 13 B sont des vues en coupe schématique illustrant des parties d'un flan de formage de manchon d'usure et un manchon d'usure réalisé à partir de ce flan conformément à des pratiques de l'art antérieur; les figures 14 A et 14 B sont des vues en coupe respectivement d'un flan de formage de jupe et d'un manchon selon l'invention réalisé à partir de ce flan et comportant la jupe configurée nouvelle de l'invention; la figure 15 est une vue en coupe verticale partielle similaire à celle de la figure 2, mais montrant une autre forme de joint d'étanchéité selon l'invention; la figure 16 est une vue partielle à échelle agrandie d'une partie d'un manchon d'usure comportant une forme différente de réalisation de l'invention; et la figure 17 est une vue en élévation montrant un manchon d'usure ayant une forme de gorge ou de rainure actuellement préférée, formée dans sa surface cylindrique extérieure. Bien que l'invention puisse être réalisée sous

différentes formes et types d'assemblage de joints d'étan-

chéité, on donnera une description de certaines formes

actuellement préférées de réalisation de joints d'étanchéité.

Dans ces ensembles, l'assemblage de joint d'étanchéité est une unité formée de deux éléments, comprenant un élément d'étanchéité principal et un élément à manchon d'usure, et les éléments hydrodynamiques sont formés dans une partie du diamètre extérieur de la jupe du manchon d'usure Dans certains exemples, l'unité de joint d'étanchéité principale est d'une réalisation élastomérique classique et, dans d'autres exemples, le joint d'étanchéité principal est formé d'un film de résine L'élément hydrodynamique ou élément de pompage, ou d'autres éléments peuvent être de toutes formes convenables et peuvent être du type "mâle" ou du type

"femelle", c'est-à-dire en relief ou en creux.

Il entre dans le cadre de l'invention de pouvoir inverser l'orientation de certaines pièces, c'est-à-dire de pouvoir faire tourner le joint d'étanchéité et de maintenir immobile le manchon d'usure Les motifs ou configurations peuvent être constitués de gorges, rainures ou autres éléments imprimés ou en creux, ou peuvent comprendre des

conformations en relief telles que des nervures, par exemple.

Les motifs d'éléments individuels peuvent varier largement suivant le choix de l'utilisateur De la même manière, la matière préférée dont est formée la jupe du manchon d'usure est un acier de qualité pour emboutissage; cependant, d'autres matières ferreuses et non ferreuses peuvent être

utilisées dans des applications appropriées.

La figure 1 montre un assemblage de joint d'étanchéité à l'huile désigné globalement 20 et représenté comme comprenant une unité principale de joint d'étanchéité désignée globalement 22 et une unité de manchon d'usure désignée globalement en 24 Lors de l'utilisation, comme montré sur la figure 2, l'unité de joint d'étanchéité 22 est destinée à être insérée dans un chambrage 26 d'un élément 28 de machine L'élément de machine peut présenter un alésage principal 29 servant à la mise en place d'un ensemble à palier désigné globalement en 30, dans lequel tourillonne un arbre 32 par engagement entre une bague 33 du palier et la

surface cylindrique extérieure 34 de l'arbre 32.

Les pièces décrites ci-dessus définissent au

moins en partie une zone 36 fermée de façon étanche, s'éten-

dant sur la droite de l'assemblage 20 de joint d'étanchéité comme montré sur la figure 2, et c'est dans cette zone 36 que de l'huile ou un autre fluide, que l'on cherche à retenir, est enfermé Sur la gauche, comme montré sur la figure 2, se trouve une zone extérieure 37; des saletés, des corps étrangers et autres, provenant de cette zone, ne doivent pas entrer dans la zone fermée et l'huile ne doit pas fuir de la

zone fermée 36 vers la zone extérieure ou atmosphère 37.

L'unité principale de joint d'étanchéité 22 comprend un bâti rigide convenablement formé, désigné globalement en 38 et habituellement réalisé en métal Le bâti 38 du joint d'étanchéité principal comprend une bride 40 de montage s'étendant axialement et une bride 42 de liaison d'un corps à lèvres, s'étendant radialement, à un bord intérieur

de laquelle un corps élastomérique 44 d'étanchéité est lié.

Deux surfaces tronconiques, à savoir une surface 46 côté "air" et une surface 48 côté "huile" se rejoignent suivant un lieu géométrique globalement circulaire pour former une bague d'étanchéité Une languette 52 de liaison s'étend à une extrémité du corps 44 d'étanchéité pour être reliée au bord

intérieur de la bride radiale 42 du bâti.

Une lèvre 54 de rejet est représentée comme étant formée en tant que partie du corps 44; une telle lèvre 54 est avantageuse dans de nombreux cas Le corps élastomérique 46 d'étanchéité présente aussi une gorge 56 destinée à loger un ressort jarretière 58 destiné à appliquer ou renforcer une charge radiale de compression devant être appliquée par la bague 50 d'étanchéité à la surface cylindrique extérieure 54 de l'arbre pour former le joint d'étanchéité "principal", c'est-à-dire pour assurer l'étanchéité entre les pièces qui

se déplacent l'une par rapport à l'autre.

L'unité 24 à manchon d'usure est représentée sur la figure 2 et comprend une bride 60 de rejet s'étendant radialement, d'une épaisseur donnée Le manchon d'usure 24 comprend aussi une partie 62 de jupe s'étendant axialement, engageant l'arbre et ayant une épaisseur réduite par rapport à celle de la bride 60 La surface cylindrique extérieure 64 (figure 4) du manchon d'usure 24 présente, comme cela est le mieux représenté sur les figures 3 à 5, plusieurs gorges hydrodynamiques individuelles 66 disposées en une rangée ou une configuration telle que celle montrée en 67 sur la figure 3. Les éléments 66 ainsi formés sont des rainures, gorges ou éléments analogues extrêmement petits et étroits, comme décrit ci-après La surface cylindrique 68 du diamètre intérieur de la jupe 60 est totalement cylindrique et elle ne

présente avantageusement pas de discontinuité ou de confor-

mation d'un type quelconque, imprimé dans cette surface 68 de la jupe 62 ou en faisant saillie vers l'extérieur Comme représenté en traits tiretés sur la figure 4, la surface 68 du diamètre intérieur de la jupe 62 peut comporter, dans une forme optimale de réalisation, une unité 70 à manchon en caoutchouc qui lui est liée et le manchon peut comporter plusieurs nervures espacées 72 de montage destinée à établir un engagement étroit et hermétique aux liquides avec la surface cylindrique extérieure 34 de l'arbre 32 Des manchons d'usure ayant cette particularité sont communément appelés manchons (ou joints d'étanchéité) "à diamètre intérieur en caoutchouc" Si la jupe 62 présente un diamètre intérieur uniquement en métal, cette surface 62 s'ajuste étroitement

sur la surface 34 de l'arbre 32.

L'unité 24 à manchon d'usure (figures 3 et 4) est également représentée comme comprenant une surface frontale intérieure 74 qui peut être engagée par une butée 75 (figure 2), ou étroitement espacée de cette butée 75 située sur

l'unité de joint principal 22 d'étanchéité.

Sur la figure 5, deux flèches montrent une épaisseur désignée '"Tsll montrant l'épaisseur du manchon et, de plus, des flèches montrant schématiquement et non à

l'échelle la profondeur "Df" des conformations hydrodynami-

ques imprimées sur le manchon L'épaisseur "TSI" du manchon d'usure peut être comprise entre environ 0,508 et 1,016 mm ou plus tandis que la profondeur de la formation "D" est très

faible Dans une forme avantageuse de réalisation de l'inven-

tion, la profondeur de cette conformation ou de cet élément n'est que d'environ 0,0127 mm De préférence, la conformation pour la plupart des applications est comprise entre 0,0127 et 0,025 mm environ Dans d'autres cas, cette dimension peut même être plus petite; elle peut s'élever à 0,076 mm ou plus, par exemple, suivant le type de milieu renfermé de façon étanche, la finition qu'a conservée la surface de l'arbre, la température de travail et la matière dont le

corps du joint d'étanchéité est formé.

La figure 6 montre un outillage 76 d'emboutissage et de formage qui, comme représenté, comprend une matrice 78 de formage, un anneau presse- flan 80, un anneau 82 de support

de la matrice de formage et un poinçon 84 d'emboutissage.

Pour réaliser des manchons, un flan 't B" destiné à former un manchon d'usure 24 est disposé à l'intérieur de l'ensemble 76 Le flan "B" de formage du manchon d'usure présente, comme montré sur les figures 6 et 6 A, une ouverture centrale

désignée globalement en 86 et définie par une marge inté-

rieure 88 de formage de jupe Le diamètre extérieur du flan

est défini par une marge 90 de formage de bride.

La figure 6 montre que la matrice 78 de formage de l'outillage à poinçon et matrice comprend un corps 92 de matrice présentant une surface supérieure 94 de support de pièce et une surface inférieure 96 de montage, ainsi qu'une surface 98 tournée vers l'intérieur destinée à former le diamètre extérieur de la jupe 62 du manchon d'usure La surface 98 présente une zone configurée ou conformée 100

s'étendant globalement centralement sur la surface cylindri-

que intérieure 98 considérée dans son ensemble Un épaulement

conique 102 est représenté comme définissant le bord in-

férieur de la surface 98.

En référence à présent aux figures 7 à 9, celles-

ci montrent la réalisation et le fonctionnement du poinçon 84 d'emboutissage Cette pièce est essentiellement une tige cylindrique ayant une surface cylindrique extérieure 104 qui est avantageusement très lisse; le poinçon 84 présente aussi un chanfrein ou biseau inférieur 85 pour l'engagement initial

du bord de la marge intérieure 88 du flan.

En référence à présent à l'opération d'emboutis-

sage et de formage selon l'invention, comme montré sur les figures 6 à 9, l'opération est analogue à un formage du métal par "emboutissage et étirage" possible avec un outillage convenable. En supposant que l'on souhaite produire un manchon d'usure portant des éléments hydrodynamiques, un flan "B" tel que celui montré sur la figure 6 A est placé entre l'anneau presse-flan 80 et la surface supérieure 94 du corps 92 de la matrice d'emboutissage et de formage L'anneau étant centré avec précision par des moyens (non représentés) connus de l'homme de l'art, la presse de formage est mise en action de façon à déplacer l'outillage devant être décrit selon la

séquence souhaitée.

Premièrement, l'anneau presse-flan 80 est avancé sous une force élevée jusqu'à ce qu'il "talonne", en bridant fermement la marge extérieure 90 de flan "B" entre lui-même

et la surface supérieure 94 de la matrice de formage.

Ensuite, le poinçon 84 d'emboutissage et de formage est descendu comme montré sur les figures 7 et 8 Initialement, un contact est réalisé comme montré sur la figure 8 o le bord avant ou chanfreiné 85 du poinçon 84 de formage entre en contact avec une surface, tournée vers le haut, de la partie 88 de formation de jupe du flan "B" En ce point, une

déformation initiale de la jupe en cours de formation a lieu.

Comme montré sur la figure 7, ceci déforme initialement la jupe à la fois axialement vers le bas et radialement vers l'extérieur et jusqu'en contact étroit avec la surface intérieure 98 du corps 92 de la matrice d'emboutissage et de formage Pendant que le poinçon est avancé tout en étant aligné avec précision, la jupe 62 finit par être formée comme montré sur la figure 9 La zone 88 du flan "B"' dans laquelle

la jupe est formée est emboutie suivant une forme cylindri-

que, les surfaces 64, 68 de diamètre extérieur et de diamètre intérieur du manchon d'usure étant à leurs pleines dimensions

et formées à la fin de la course du poinçon.

Les figures 13 A et 13 B montrent que, dans l'art antérieur, l'épaisseur de la jupe ''T,'" sur la figure 13 B serait sensiblement égale à l'épaisseur de la bride "Tf", il laquelle serait elle-même égale à l'épaisseur "Tb" du flan "B"' à partir duquel le manchon d'usure est formé Par conséquent, conformément aux techniques de formage de jupe de l'art antérieur, lorsqu'un flan d'une épaisseur "Tb" est façonné en une pièce appelée "coupelle en L" (en référence à sa forme en coupe transversale), il en résulte un manchon d'usure dont l'épaisseur est identique ou similaire dans sa partie radiale et dans sa bride axiale La longueur "L" de la jupe sur la figure 13 B peut être calculée par des méthodes connues et, suivant la dimension de l'ouverture centrale et la longueur de l'emboutissage, elle constitue une longueur caractéristique Sur la figure 13 A, cette longueur est désignée "L Tb", signifiant que la longueur est une certaine longueur pourvu que l'épaisseur de la section de jupe en cours de formation reste sensiblement égale à

l'épaisseur de la matière dont le flan est constitué.

La figure 14 A montre l'action d'emboutissage et

de formage utilisée pour produire une jupe Ici, une épais-

seur -"Tb" est montrée pour un flan "B" Habituellement, celle-ci pourrait être de 0,813 mm Lorsque l'opération de formage est achevée, l'épaisseur "Tf" du flan radial du

manchon d'usure comme montré sur la figure 14 B est sen-

siblement égale à l'épaisseur initiale "Tb" du flan lui-même.

Cependant, lorsque la jupe de la figure 14 B est formée, la partie 62 de la jupe possède une épaisseur réduite "Tr" de

façon mesurable, et une longueur allongée "L Tr" Habi-

tuellement, la bride est allongée d'environ 15 % à 18 % par

rapport à la dimension qu'elle aurait sans réduction d'épais-

seur L'épaisseur de la bride est habituellement réduite d'environ 20 %, par exemple, au cours de cette opération La jupe finie pourrait habituellement avoir alors une épaisseur

Tr de 0,635 à 0,711 mm, par exemple.

On réalise l'opération d'emboutissage et d'éti-

rage en établissant un jeu de travail convenable entre la surface 104 du diamètre extérieur du poinçon d'emboutissage (figures 7 à 9) et la surface 98 du diamètre intérieur de la matrice d'emboutissage et de formage Dans une opération typique de formage d'un manchon d'usure de l'art antérieur, avec un diamètre donné de l'arbre juste inférieur à 50, 8 mm et en supposant que le diamètre intérieur du manchon d'usure doit s'ajuster par contact métal-métal sur le diamètre extérieur de l'arbre, le poinçon d'emboutissage peut alors avoir un diamètre extérieur de 50, 80 mm et, en supposant une épaisseur de métal de 0,813 mm, le diamètre intérieur de la matrice de formage peut alors être de 52,324 mm Ceci établit un jeu total de travail (sur les diamètres) de 1,524 mm entre le poinçon et la matrice Avec un tel jeu diamétral, le jeu réel en un point quelconque est égal à la moitié de cette valeur, soit 0,762 mm Ceci engendre donc une réduction d'environ seulement 0,025 à 0,051 mm en chaque point de la surface de la pièce, c'est-à-dire une réduction d'épaisseur d'environ 3 % ou moins L'allongement de la jupe est donc de la même manière minimale, en tenant compte des variations

d'épaisseur de la pièce telle que réalisée.

Dans la mise en pratique de la présente inven-

tion, le serrage en ce qui concerne le métal pourrait être augmenté d'une dimension ligne à ligne, soit 0,025 comme on vient de le décrire, jusqu'à peut-être 0,102 à 0,178 mm pour une épaisseur initiale de 0,813 mm de la paroi Il en résulterait alors une réduction importante de l'épaisseur et un allongement correspondant de la jupe, de l'ordre de 15 à

%, par exemple.

Cette réduction d'épaisseur engendre les forces utilisées pour provoquer le fluage à froid du métal afin de réaliser le motif sur la surface du manchon d'usure Le contour de la surface du manchon d'usure est caractéristique de la finition de surface, et lui est communiqué par cette finition de surface du diamètre intérieur de la partie de paroi 100 de la matrice 92 de formage Ici, comme montré sur les figures 7 à 11, par exemple, o se trouvent des ailettes individuelles, des nervures 103 ou d'autres zones en relief sur l'outil, "l'image" inversée de ces zones est reproduite fidèlement et apparaît sous forme de gorges ou de rainures sur la surface de diamètre extérieur ou surface tournée vers le joint d'étanchéité du manchon d'usure En d'autres termes, lorsque le métal est confiné par une pression extrême entre le diamètre extérieur de la surface 104 du poinçon et le diamètre intérieur de la paroi 98 de la matrice, il est

capable de subir un fluage à froid constituant une reproduc-

tion pratiquement exacte et complémentaire de la surface avec

laquelle il est en contact.

Une large diversité de manchons d'usure peut être

réalisée de la manière décrite.

Le manchon d'usure 24 a été décrit comme compre-

nant une bride radiale 60 Cependant, la présence d'une telle bride n'est pas absolument nécessaire dans le produit fini et, par conséquent, il pourrait être éliminé du produit final si ceci était considéré comme souhaitable pour une raison quelconque De la même manière, la bride pourrait être en

fait retenue, mais refaçonnée en une autre configuration.

Conformément au procédé venant d'être décrit, la bride radiale s'étend vers l'extérieur et la surface du diamètre extérieur de la jupe engage la bague d'étanchéité sur la pièce en élastomère Cette orientation des pièces peut être inversée Pendant la fabrication, la bride pourrait être dirigée vers l'intérieur et le flan serait initialement supporté sur un mandrin Un mandrin constituerait donc l'élément fixe de l'outillage et la surface de son diamètre extérieur serait configurée de façon à engendrer un motif complémentaire dans le produit fini Dans un tel cas,

l'élément mobile de l'outillage serait une bague d'emboutis-

sage qui se déplacerait sur le mandrin pour former la jupe du manchon d'usure De cette manière, la surface de la jupe, tournée radialement vers l'extérieur, serait lisse, mais sa surface dirigée vers l'intérieur serait configurée Tant que l'élément fixe de l'outillage porte la surface configurée ou

façonnée et que le mouvement relatif des pièces de l'outil-

lage est tel qu'il chasse le métal de formage de la jupe et l'amène en contact avec la surface configurée sous une force suffisante pour provoquer le f luage à froid demandé, le

procédé de l'invention peut être utilisé.

Si la matrice de formage du type montré sur les figures 7 à 9 et il était réalisée de façon à présenter une conformation d'image inverse telle que des rainures ou des gorges, le manchon d'usure porterait alors un motif mâle ou en saillie vers l'extérieur sur sa surface Les manchons d'usure peuvent être rainurés ou peuvent recevoir des gorges, d'une part, ou bien peuvent avoir des nervures ou ailettes en saillie vers l'extérieur, formées sur eux L'application prévue et d'autres facteurs sont utilisés pour déterminer la forme de l'invention qui est préférée pour une application particulière.

La figure 16 illustre une autre forme de réalisa-

tion de manchon d'usure 24 a Le manchon 24 a présente des surfaces 64 a, 68 a de diamètre extérieur et de diamètre intérieur définissant entre elles une jupe 62 a de manchon d'usure s'étendant axialement depuis le bord intérieur de la

bride radiale 60 a du manchon.

Sur la figure 16, l'épaisseur Ts de la jupe est

montrée L'épaisseur de la jupe est illustrée par la dimen-

sion Ts, et les nervures ou ailettes 66 a qui en font saillie

vers l'extérieur sont représentées comme étant des confor-

mations ayant une hauteur Hf De même que dans les autres exemples, les nervures ou ailettes 66 a ne font saillie que très légèrement au- dessus de la partie restante de la surface d'usure 64 a du diamètre extérieur, habituellement d'une valeur d'environ 0,0127 mm, bien que de telles nervures puissent être quelque peu plus hautes dans une application appropriée La figure 16 est donc de nature schématique et n'est pas à l'échelle, étant bien entendu que l'épaisseur Ts de la jupe pourrait habituellement être comprise entre 0,051 mm et 0,1575 mm ou plus, par exemple Dans tous les cas, la hauteur des conformations est juste suffisante pour que l'on obtienne l'action de pompage souhaitée, tout enétant cependant assez faible pour maintenir une bonne

étanchéité statique.

En référence à présent à la configuration ou aux motifs hydrodynamiques exacts, une hélice relativement "pentue" est représentée dans la forme de réalisation des figures 1 à 14 Dans certains cas, il est avantageux que les conformations ne comprennent qu'un ou deux éléments, disposés

suivant un pas très faible.

La figure 17 montre un manchon d'usure désigné globalement en 24 b, qui présente un tel motif Ici, la bride radiale 64 b est classique et le diamètre extérieur 60 b de la jupe est également classique Cependant, une ou plusieurs gorges ou empreintes 66 c à angle très faible sont prévues et sont représentées comme étant d'un pas très faible Dans cet exemple, le pas de l'hélice est de 12,6 filets ou gorges par cm, et chacune des gorges a une profondeur de 0,0127 à 0,025 mm au-dessous de la partie restante de la surface extérieure 64 b Lorsque le pas est d'environ 0,762 à 0,838 mm par gorge, la bague réelle d'étanchéité, suivant son état

d'usure, peut ne s'étendre que sur une ou deux gorges.

Un angle de pas progressif ou très faible tend à produire une étanchéité statique plus efficace et à avoir une action de pompage quelque peu diminuée, bien qu'encore efficace Le choix de l'angle du pas peut être effectué suivant la largeur de la bague d'étanchéité et il doit tenir compte de la possibilité d'un certain défaut d'alignement très léger ou d'une mise en biais très légère du joint à l'intérieur de l'alésage L'angle de l'hélice doit être au moins quelque peu supérieur à tout angle pouvant résulter

d'un joint présentant un très léger défaut d'alignement.

Sur la figure 15, un arbre 32 c positionne une partie 70 c de montage en caoutchouc pour un manchon d'usure 24 c Ce manchon d'usure est identique à sa contrepartie 24 sur les figures 1 à 3, par exemple, par le fait qu'il comprend une bride radiale 60 c, une bride axiale ou une jupe 62 c ayant des gorges 66 c similaires à celles décrites. D'autres parties du joint d'étanchéité, comprenant le bâti 38 c du joint ayant les brides axiale et radiale 40 c, 42 c,

sont prévues.

Sur la figure 15, une partie moulée 111 en élastomère est représentée pour positionner un élément d'étanchéité 113 réalisé à partir d'une feuille profilée de

matière non élastomérique telle qu'une feuille de tétrafluor-

éthylène-polymérique (TFE) contenant une charge de fibre de verre et de graphite L'élément 113 en TFE comporte une marge profilée 115 présentant une surface 117 tournée radialement vers l'intérieur, destinée à établir un contact avec la surface extérieure 64 c du manchon d'usure Une partie radialement extérieure de l'élément 113 en TFE comporte une nervure annulaire profilée 119 formant butée située au- dessus d'une nervure élastomérique annulaire élargie 121 Selon cette forme de réalisation de l'invention, la partie 119 de la face en TFE engage la surface frontale 74 c, dirigée

axialement vers l'intérieur, de la bride radiale 60 c.

La forme de réalisation de la figure 15 montre qu'il n'est pas nécessaire que l'élément d'étanchéité utilisé pour être en contact avec le manchon d'usure soit réalisé en un élastomère à lèvre moulée ou lèvre ajustée, mais qu'il peut être réalisé en des matières non élastomériques ou en d'autres matières connues pour être efficaces pour des joints d'étanchéité au fluide Un élément d'étanchéité 113 en TFE a été illustré dans la forme de réalisation de la figure 15 pour montrer que, en présence des éléments de pompage, le manchon d'usure possède d'autres avantages Par exemple, il

s'est avéré difficile de conférer des conformations hydro-

dynamiques, y compris celles d'un pas très progressif, à des éléments d'étanchéité en TFE Dans le passé, les feuilles de TFE dans lesquelles un élément d'étanchéité était découpé, devaient souvent contenir des parties en relief ou en creux avec des conformations hydrodynamiques surélevées ou en creux, réalisées par frappe, par exemple Etant donné que des joints d'étanchéité réalisés à partir de feuilles ou de tranches de TFE sont relativement incapables d'appliquer une charge élastique de compression radiale à la zone du joint, leur aptitude à assurer l'étanchéité dans une large gamme de conditions peut être compromise En utilisant le manchon d'usure hydrodynamique selon l'invention, on peut tirer avantage de la bonne étanchéité statique procurée par de telles unités et ceci peut être combiné aux capacités hydrodynamiques rendues possibles par l'utilisation de gorges

extrêmement peu profondes, à angles très étroits.

La figure 12 illustre une manière dont des flans "B" peuvent être disposés pour alimenter une machine à partir d'une bobine Après une opération initiale de découpage de flan et de perçage, il reste une bobine de matière continue en feuille Celle-ci comprend plusieurs flans individuels Bl, B 2, B 3, etc, ayant chacun une patte 97 de liaison le reliant à une bande continue 99 utilisée pour des opérations

d'indexage et d'avance associées à l'utilisation de l'outil-

lage 76 Les pattes 97 sont disposées par paires, comme cela est connu de l'homme de l'art Un outillage tel que celui

montré sur les figures 6 à 9 peut être alimenté séquentiel-

lement par une rangée "A" de flans Bl, B 2, etc, chacune des pattes 97 étant cisaillée de la partie restante du flan B en tant que partie de l'opération intermittente d'emboutissage

et de formage.

L'invention s'étend au formage d'une large diversité de motifs ou de configurations, y compris ceux qui ont été proposés précédemment et/ou utilisés sur la pièce élastomérique des joints hydrodynamiques d'étanchéité à l'huile En particulier, ces motifs comprennent des gorges ou nervures à profondeur variable, des ailettes agencées en une série de configurations en V de façon à produire un pompage bi- directionnel, ou des motifs sinueux pour le même but De plus, la formation de triangles ou de sections elliptiques, ovales ou circulaires, peut également s'avérer avantageuse,

suivant l'application, comprenant le mécanisme dont l'étan-

chéité doit être assurée, le lubrifiant et les températures

qu'il est prévu de rencontrer.

Comme indiqué précédemment, le manchon d'usure peut être réalisé de façon à présenter ou non une surface de montage en caoutchouc Des conformations hydrodynamiques auxiliaires peuvent également être placées sur la partie élastomérique du joint d'étanchéité si cela est souhaité, bien que ceci ne soit pas habituellement nécessaire ni même

souhaitable.

La présence des profils de dimensions exception-

nellement faibles peut, dans de nombreux cas, rendre l'assem-

blage de joint d'étanchéité très intéressant dans le cas ou la partie en élastomère ou une partie similaire du joint d'étanchéité est relativement dure A cet égard, bien que la lèvre d'étanchéité puisse être réalisée en une matière élastomérique classique, il est de plus en plus courant de réaliser la lèvre d'étanchéité principale en une matière fluorocarbonée, un élastomère fluoré ou une matière similaire qui ne se déforme pas aisément ni rapidement L'invention est donc également utile dans le cas ou la lèvre d'étanchéité principale n'est pas réalisée en un élastomère tendre et n'est donc pas flexible, mais est formée d'un élastomère plus dur ou d'une matière aucunement élastomérique Des lèvres composites, c'est-à-dire celles formées d'un élastomère auquel est liée une couche fluorocarbonée, sont également

utilisées avantageusement avec l'invention.

L'invention peut être très utile dans la réduc-

tion du nombre de pièces devant être tenues en stock Une unité de joint d'étanchéité principale peut être fabriquée sans manchon d'usure, avec un manchon d'usure habituel ou

avec un manchon d'usure réalisé conformément à l'invention.

Tant que le joint d'étanchéité lui-même est satisfaisant, il peut être utilisé avec des manchons d'usure du type venant d'être décrit, ou avec ceux présentant un profil plus ou moins excentré dans les conformations hydrodynamiques Ceci permet en fait aux joints d'étanchéité existants d'être "adaptés" à des applications difficiles, avec, pour seule nécessité, de modifier une matrice d'emboutissage pour

réaliser un niveau différent de pompage hydrodynamique.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et à l'assemblage de joints

d'étanchéité décrits et représentés sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (16)

REVENDICATIONS

1 Procédé pour former un manchon d'usure ( 24) d'un joint d'étanchéité à l'huile, caractérisé en ce qu'il consiste à former un flan (B) de configuration globalement circulaire à partir d'un pièce plate de métal en feuille, ce flan ayant une marge ( 90) de formation de bride et une marge ( 88) de formation de jupe, l'une des marges définissant une ouverture centrale ( 86) dans le flan, le métal en feuille à partir duquel le flan est réalisé ayant une épaisseur donnée, à brider au moins une partie de la marge de formation de bride entre des faces opposées respectivement d'une matrice ( 78) d'emboutissage et de formage et d'un anneau serre-flan ( 80), la matrice de formage comportant une partie frontale ( 94) destinée à supporter la marge de formation de bride du flan et une partie sensiblement cylindrique ( 98) de paroi de formation de jupe, d'un diamètre donné, la partie de paroi présentant une surface qui porte au moins une conformation ( 100) à profil peu profond, ladite conformation étant disposée angulairement par rapport à l'axe central de l'ouverture de la matrice, et ayant un décalage dimensionnel maximal par rapport à ladite partie de paroi ne dépassant pas environ 0,076 mm et, tandis que l'anneau serre-flan est maintenu sous une force suffisante pour retenir le flan contre la matrice, à engager une surface de la marge de formation de jupe du flan avec un poinçon d'emboutissage ( 84) ayant une surface ( 104) espacée de la partie de paroi d'une distance inférieure à ladite épaisseur donnée, et à continuer le mouvement du poinçon d'emboutissage par rapport à la matrice afin d'imprimer sur une surface de la jupe une conformation complémentaire ( 66, 67) correspondant de façon inverse à ladite conformation à profil peu profond sur ladite

partie de paroi, de manière que ladite conformation complé-

mentaire serve d'élément de pompage hydrodynamique sur la jupe, et à continuer l'opération d'emboutissage et de formage jusqu'à ce que ladite jupe soit allongée à au moins 110 % de la longueur que la jupe aurait si elle était formée par

emboutissage sans réduction intentionnelle d'épaisseur.

2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie de paroi de formation de jupe de la matrice de formage s'étend sur la surface du diamètre

intérieur de la matrice de formage.

3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie de paroi de formation de jupe de la matrice de formage s'étend sur une partie dirigée radialement

vers l'extérieur de la matrice de formage.

4 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite pièce de métal en feuille est un alliage de

métal ferreux.

Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce de métal en feuille est formée d'un métal

non ferreux ou d'un alliage de métal non ferreux.

6 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la ou chaque conformation à profil peu profond sur

la partie de paroi de la matrice de formage est une confor-

mation s'étendant vers l'extérieur depuis la partie restante de la surface de la paroi de la matrice de manière qu'un élément hydrodynamique soit imprimé vers l'intérieur sur la

surface de la jupe.

7 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la ou chaque conformation à profil peu profond dans

la partie de paroi de la matrice de formage est une confor-

mation s'étendant vers l'intérieur depuis la partie restante de la surface de la paroi de la matrice, de manière que la surface de la jupe comporte un élément de pompage ( 66 a)

faisant saillie vers l'extérieur.

8 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la ou chaque conformation à profil peu profond sur la paroi de la matrice est une conformation sous la forme d'une hélice continue faisant saillie vers l'extérieur de la

surface de la matrice de formage.

9 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la ou chaque conformation à profil peu profond sur la paroi de la matrice est une conformation sous forme d'une hélice continue faisant saillie vers l'intérieur de la surface de la matrice de formage. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la ou chaque conformation comprend plusieurs conformations s'étendant dans une zone configurée, et lesdites conformations font saillie vers l'extérieur de la

surface de la matrice de formage, et la configuration est une hélice.

11 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la ou chaque conformation comprend une zone à motif de conformations ayant plusieurs conformations individuelles disposées en hélice qui font saillie vers l'intérieur de la

surface de la matrice de formage.

12 Assemblage de joint d'étanchéité à utiliser avec deux éléments mobiles l'un par rapport à l'autre, entre lesquels l'étanchéité doit être réalisée, l'assemblage étant

caractérisé en ce qu'il comporte une unité de joint d'étan-

chéité principale ( 22) et un manchon d'usure associé ( 24), l'unité de joint d'étanchéité principale comprenant un bâti ( 38) destiné à être monté sur l'un ( 28) des deux éléments et un élément d'étanchéité ( 44) ayant au moins une partie conçue pour être rappelée en contact étroit et étanche aux fluides avec une surface d'un manchon d'usure associé ( 24), ce dernier ayant une partie globalement cylindrique ( 62) conçue pour être fixée de façon étanche au fluide au second ( 32) des éléments, la partie cylindrique ayant une configuration ( 67) de surface formée par un fluage à froid d'un métal, ladite configuration comprenant au moins un élément de pompage hydrodynamique ( 66) ayant une partie profilée qui est décalée

radialement du reste de la partie cylindrique.

13 Assemblage selon la revendication 12, caractérisé en ce que le ou chaque élément hydrodynamique est un élément hélicoïdal ( 66 b) qui est décalé du reste de la

surface cylindrique d'une distance ne dépassant pas 0,076 mm.

14 Assemblage selon la revendication 12, caractérisé en ce que le ou chaque élément hydrodynamique comprend plusieurs éléments individuels disposés en une

configuration hélicoïdale.

Assemblage selon la revendication 12, caractérisé en ce que le ou chaque élément hydrodynamique comprend plusieurs éléments ( 66) disposés en hélice, chaque élément se présentant sous la forme d'une gorge ou d'une rainure d'une profondeur ne dépassant pas 0,076 mm, chacune des rainures étant formée dans une surface ( 64) tournée

radialement vers l'extérieur de la partie cylindrique.

16 Assemblage selon la revendication 12, caractérisé en ce que le ou chaque élément hydrodynamique comprend plusieurs éléments ( 66 a) disposés en hélice, chaque élément se présentant sous la forme d'une gorge ou d'une rainure d'une profondeur d'environ 0,0127 à environ 0,025 mm, la rainure étant formée dans une surface tournée radialement

vers l'extérieur de la partie cylindrique.

17 Assemblage selon la revendication 12, caractérisé en ce que le ou chaque élément hydrodynamique comprend plusieurs éléments ( 66 a) disposés en hélice, chaque élément se présentant sous la forme d'une nervure ou d'une ailette d'une hauteur ne dépassant pas 0,076 mm, la nervure ou ailette étant formée sur une surface ( 64 a) tournée

radialement vers l'extérieur de la partie cylindrique.

18 Assemblage selon la revendication 12, caractérisé en ce que le ou chaque élément hydrodynamique comprend plusieurs éléments ( 66 a) disposés en hélice, chaque élément se présentant sous la forme d'une nervure ou d'une ailette d'une profondeur d'environ 0,0127 à environ 0, 025 mm, chacune des nervures ou ailettes s'étendant radialement vers

l'extérieur de ladite surface ( 64 a) de la partie cylindrique.

19 Assemblage selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'élément d'étanchéité est un élément

ayant une surface de contact en polymère fluorocarboné.

Assemblage selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'élément d'étanchéité est un corps réalisé entièrement en matière élastomérique. 21 Assemblage selon la revendication 12, caractérisé en ce que le corps d'étanchéité est un corps

composite ayant une matière fluorocarbonée à faible frot-

tement formant la partie destinée à être rappelée en contact étroit d'étanchéité avec la surface cylindrique, la partie restante du corps d'étanchéité comprenant une matière

élastomérique moulée.