FR2946114A3 - Bague d'etancheite pour arbre de moteur de vehicule automobile. - Google Patents

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Solenn Pageaud
Thomas Kalos
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

L'invention concerne une bague d'étanchéité (10) configurée pour assurer l'étanchéité autour d'un arbre (100) de moteur de véhicule automobile entre un compartiment intérieur (INT) comprenant un fluide à une pression intérieure et un compartiment extérieur (EXT) comprenant un fluide à une pression extérieure, la bague comprenant : - un corps principal (11), - une lèvre intérieure (12), et - une lèvre extérieure (13), toutes deux reliées au corps principal (11), dans laquelle le corps principal (11) est configuré pour être relié directement ou indirectement à un élément fixe (101), et la lèvre intérieure (12) est configurée pour être au contact de l'arbre (100) lorsque la pression intérieure est supérieure à la pression extérieure. Selon l'invention la lèvre extérieure (13) est une lèvre d'étanchéité, configurée pour être au contact de l'arbre (100) lorsque la pression extérieure est supérieure à la pression intérieure.

Description

BAGUE D'ETANCHEITE POUR ARBRE DE MOTEUR DE VEHICULE AUTOMOBILE.
La présente invention concerne le domaine de l'étanchéité entre un compartiment intérieur comprenant un premier fluide à une pression intérieure et un compartiment extérieur comprenant un deuxième fluide à une pression extérieure, la pression intérieure et la pression extérieure étant généralement différentes.
L'étanchéité est assurée par une paroi au moins de l'un des compartiments, mais lorsque qu'il est nécessaire qu'un arbre - mobile en rotation ou en translation - traverse ladite paroi, il est nécessaire de créer une ouverture de sorte à permettre le passage de l'arbre, ce qui implique des risques de fuites du premier fluide vers le compartiment extérieur et/ou des risques de fuite du deuxième fluide vers le compartiment intérieur. L'étanchéité est alors assurée par une bague, de technologie dite bas frottements, destinée à être insérée autour de l'arbre. Appliquée au domaine des véhicules automobiles, de telles bagues sont utilisées par exemple pour l'étanchéité d'un vilebrequin ou d'un arbre à cames. Plus précisément, l'invention concerne une bague d'étanchéité, configurée pour assurer l'étanchéité autour d'un arbre de véhicule automobile entre un compartiment intérieur comprenant un fluide à une pression intérieure et un compartiment extérieur comprenant un fluide à une pression extérieure, la bague comprenant : - un corps principal, - une lèvre intérieure d'étanchéité, et - une lèvre extérieure, la lèvre intérieure et la lèvre extérieure étant reliées au corps principal.
De telles bagues sont connues de l'homme du métier, notamment par l'exemple qu'en donne le document de l'état de la technique antérieure US 2008/0309024 dans lequel la lèvre extérieure exerce une fonction pare-poussières.
En fonctionnement normal, la lèvre intérieure est maintenue au contact avec l'arbre par la pression intérieure qu'exerce le premier fluide dans le compartiment intérieur. En général, la pression intérieure est supérieure à la pression extérieure (pression atmosphérique).
Toutefois, il existe également des fonctionnements anormaux, pour certains points de fonctionnement par exemple, dans lesquels la pression intérieure est inférieure à la pression extérieure. Dans ces cas, la lèvre intérieure peut, lorsque la pression intérieure dépasse un certain seuil, se soulever et supprimer tout contact avec l'arbre, ce qui implique un risque d'entrée du deuxième fluide (en l'espèce de l'air) dans le compartiment intérieur. Or si de l'air entre dans un compartiment intérieur de moteur automobile, le fonctionnement du moteur est altéré, éventuellement jusqu'à la casse. On notera qu'il existe également des bagues équipées de moyens de pression sous forme de ressorts configurés pour appliquer une force sur la lèvre intérieure, de sorte à la maintenir au contact avec l'arbre, même en cas de dépression dans le compartiment intérieur. Mais de telles solutions augmentent les forces de frottement, ce qui n'est pas souhaitable car cela diminue la puissance du moteur et augmente la consommation de celui-ci.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant une solution à bas frottements, simple à mettre en oeuvre et économique. Avec cet objectif en vue, le dispositif selon l'invention, par ailleurs conforme au préambule cité ci- avant, est essentiellement caractérisé en ce que la lèvre extérieure est une lèvre d'étanchéité, configurée pour être au contact de l'arbre lorsque la pression extérieure est supérieure à la pression intérieure.
Dans un mode de réalisation, la bague d'étanchéité comprend en outre au moins une hélice de pompage disposée sur la lèvre intérieure. Dans un autre mode de réalisation, la bague d'étanchéité comprend en outre au moins une hélice de pompage 10 disposée sur la lèvre extérieur. D e préférence, la lèvre extérieure et la lèvre intérieure sont formées d'un même matériau. La longueur et/ou l'épaisseur de la lèvre extérieure et celle de la lèvre intérieure peut être identique ou non. 15 De préférence, la lèvre extérieure et la lèvre intérieure sont sensiblement symétriques par rapport au corps principal. De préférence, la lèvre extérieure et la lèvre intérieure sont en élastomère. 20 La bague selon l'invention est utilisée de préférence pour l'étanchéité d'un vilebrequin ou d'un arbre à cames. L'invention concerne également un véhicule automobile équipé d'une bague d'étanchéité selon l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de la présente 25 invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif et faite en référence aux figures annexées dans lesquelles : la figure 1 illustre une coupe transversale d'un 30 mode de réalisation de la bague selon l'invention en position de fonctionnement normal, et la figure 2 illustre une coupe transversale d'un mode de réalisation de la bague selon l'invention en position de fonctionnement anormal.
La bague doit assurer l'étanchéité entre deux milieux fluides de viscosité et/ou de pression respective différentes ; un milieu intérieur éventuellement chargé en huile, et un milieu extérieur, par exemple l'air ambiant.
Les figures 1 et 2 illustrent chacune une coupe transversale perpendiculaire à l'axe longitudinal d'un arbre rotatif de moteur de véhicule automobile d'un mode de réalisation de la bague annulaire selon l'invention, respectivement en position de fonctionnement normal (figure 1) et en position de fonctionnement anormal (figure 2). Ces deux figures montrent que la bague d'étanchéité 10 est configurée pour assurer l'étanchéité autour d'un arbre 100 de moteur de véhicule automobile entre un compartiment intérieur INT et un compartiment extérieur EXT, par exemple sur un carter cylindre pour l'étanchéité du vilebrequin ou sur une culasse pour l'étanchéité d'un arbre à cames. En l'espèce, le compartiment intérieur INT est un compartiment moteur comprenant un fluide chargé en huile à une pression intérieure. Le compartiment extérieur EXT est l'air libre comprenant un fluide (l'air) à une pression extérieure, la pression atmosphérique. La bague 10 comprend un corps principal 11, une lèvre intérieure 12, et une lèvre extérieure 13. La lèvre intérieure 12 et la lèvre extérieure 13 sont 25 reliées au corps principal 11. Le corps principal 11, sensiblement perpendiculaire à la lèvre intérieure 12, donc à l'arbre 100, est configuré pour être relié directement ou indirectement à un élément fixe 101 du moteur par sa partie distale, la partie proximale 30 de la bague étant configurée pour que l'une des lèvres intérieure 12 ou extérieure 13 soit au contact de l'arbre 100. Par lèvre intérieure 12, on entend soit la lèvre proprement dite, c'est-à-dire l'élément annulaire sensiblement parallèle à l'axe longitudinal de l'arbre 100, soit la lèvre et en outre un membre de liaison de section courbe reliant la lèvre proprement dite au corps principal 11.
La lèvre intérieure 12 est sensiblement parallèle à l'axe de l'arbre sur lequel elle doit assurer l'étanchéité, de sorte qu'elle est configurée pour être au contact de l'arbre 100 lorsque la pression intérieure est supérieure à la pression extérieure, comme décrit ultérieurement.
Selon l'invention, la lèvre extérieure 13 est également une lèvre d'étanchéité. Par lèvre extérieure 13, on entend soit la lèvre proprement dite, c'est-à-dire l'élément annulaire sensiblement parallèle à l'axe longitudinal de l'arbre 100, soit la lèvre et en outre un membre de liaison de section courbe reliant la lèvre proprement dite au corps principal 11. La lèvre extérieure 13 est sensiblement parallèle à l'axe de l'arbre 100 sur lequel elle doit assurer l'étanchéité, de sorte qu'elle est configurée pour être au contact de l'arbre 100 lorsque la pression extérieure est supérieure à la pression intérieure, comme décrit ultérieurement. Lorsque la bague 10 est montée sur un arbre 100, il 25 existe deux situations principales. En situation de fonctionnement normal, illustrée par la figure 1, le moteur tourne et le compartiment intérieur INT est mis sous pression, typiquement par un fluide comprenant de l'huile ou des gouttelettes d'huile. Le compartiment 30 extérieur EXT reste l'air libre à pression atmosphérique, inférieure à la pression du compartiment intérieur. Dans ce cas, par cette différence de pression, la pression intérieure plaque la lèvre intérieure 12 sur l'arbre 100, ce qui permet l'étanchéité.
Il existe toutefois des situations de fonctionnement anormal, illustrées par la figure 2, pour certains points de fonctionnement du moteur, dans lesquels le rapport de pression entre la pression intérieure et la pression extérieure s'inverse, tel que la pression atmosphérique devient alors supérieure à la pression du compartiment intérieur. Comme vu précédemment de l'air risque alors d'entrer dans le compartiment intérieur INT. Grâce à la configuration de la lèvre extérieure 13 10 selon l'invention, la bague 10 assure tout de même l'étanchéité dans cette situation. En effet, la pression extérieure plaque alors la lèvre extérieure 13 sur l'arbre 100, ce qui permet l'étanchéité. La lèvre extérieure 13 devient alors la lèvre d'étanchéité 15 De préférence, on prévoit une ou plusieurs hélices de pompage sur la lèvre intérieure 12 et/ou sur la lèvre extérieure 13, configurées pour ramener d'éventuelles gouttes d'huile vers le compartiment intérieur INT. L'hélice de pompage ou vis d'Archimède est configurée 20 pour ramener les éventuelles gouttes d'huile présentes entre l'arbre et la lèvre intérieure, vers le compartiment intérieur. Dans un mode de réalisation, la lèvre extérieure 13 et la lèvre intérieure 12 sont formées d'un même matériau, de 25 longueurs et d'épaisseurs égales ; de sorte que la lèvre extérieure 13 et la lèvre intérieure 12 sont sensiblement symétriques par rapport au corps principal 11. Toutefois, dans un autre mode de réalisation, on peut prévoir d'ajuster les longueurs/épaisseurs respectives de la 30 lèvre extérieure 13 et de la lèvre intérieure 12, en particulier si le matériau respectif, par exemple un élastomère (caoutchouc), est différent.
De même, les distances EINT et EEXT respectives entre la lèvre intérieure 12 et l'arbre 100, et entre la lèvre extérieure 13 et l'arbre 100 peuvent être différentes l'une de l'autre et ajustées en fonction notamment du matériau utilisé.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Bague d'étanchéité (10) configurée pour assurer l'étanchéité autour d'un arbre (100) de moteur de véhicule automobile entre un compartiment intérieur (INT) comprenant un fluide à une pression intérieure et un compartiment extérieur (EXT) comprenant un fluide à une pression extérieure, la bague comprenant : - un corps principal (11), - une lèvre intérieure (12), et - une lèvre extérieure (13), la lèvre intérieure (12) et la lèvre extérieure (13) étant reliées au corps principal (11), dans laquelle le corps principal (11) est configuré pour être relié directement ou indirectement à un élément fixe (101), et la lèvre intérieure (12) est configurée pour être au contact de l'arbre (100) lorsque la pression intérieure est supérieure à la pression extérieure, caractérisé en ce que la lèvre extérieure (13) est une lèvre d'étanchéité, configurée pour être au contact de l'arbre (100) lorsque la pression extérieure est supérieure à la pression intérieure.
  2. 2. Bague d'étanchéité selon la revendication 1, 25 comprenant en outre au moins une hélice de pompage disposée sur la lèvre intérieure (12).
  3. 3. Bague d'étanchéité selon la revendication 2, comprenant en outre au moins une hélice de pompage disposée sur la lèvre extérieure (13), configurée pour ramener 30 d'éventuelles d'huile vers le compartiment intérieur.
  4. 4. Bague d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la lèvre extérieure (13) et la lèvre intérieure (12) sont formées d'un même matériau.
  5. 5. Bague d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la longueur de la lèvre extérieure (13) est différente de celle de la lèvre intérieure (13).
  6. 6. Bague d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle la longueur de la lèvre extérieure (13) est égale à celle de la lèvre intérieure (12).
  7. 7. Bague d'étanchéité selon la revendication 6, dans laquelle la lèvre extérieure (13) et la lèvre intérieure (12) sont sensiblement symétriques par rapport au corps principal.
  8. 8. Bague d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la lèvre extérieure (13) et la lèvre intérieure (12) sont en élastomère.
  9. 9. Utilisation d'une bague d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour l'étanchéité d'un vilebrequin ou d'un arbre à cames.
  10. 10. Véhicule automobile équipé d'une bague d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.
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