FR3104224A1 - Systeme d’etancheite et procede de changement d’un joint d’etancheite - Google Patents

Abstract

Ensemble comprenant : - un carter (1) comprenant un palier (7) et une ouverture (8) comprenant un bord (9) périphérique,- un arbre (2) monté tournant dans le palier ( 7) selon un axe de rotation (5), et traversant l’ouverture (8),- un joint (3) disposé entre l’arbre (2) et le bord (9), assurant une étanchéité entre le carter (1) et l’arbre (2),- une cale (4) disposée en contact entre le bord (9) et une surface du joint (3), de sorte qu’en présence de la cale (4), le joint (3) assure l’étanchéité, ousi la cale (4) n’est pas présente et que la surface du joint (3) est en appui sur le bord (9), le joint (3) assure également l’étanchéité. Figure 1.

Description

SYSTEME D’ETANCHEITE ET PROCEDE DE CHANGEMENT D’UN JOINT D’ETANCHEITE

La présente invention concerne les systèmes d’étanchéité entre deux surfaces mobiles l’une par rapport à l’autre. La présente invention concerne plus particulièrement ces systèmes d’étanchéité comprenant un arbre dit tournant, un palier ou carter dit fixe, et un joint à lèvre élastique disposé entre l’arbre et le carter, l’arbre pénétrant le carter fixe et étant immobilisé en translation selon son axe par rapport au carter.

Dans ce domaine, il est connu que, à l’usage, la lèvre élastique crée un sillon annulaire sur l’arbre, par frottement, si bien que le remplacement de ce joint usagé par un joint neuf, par exemple par un opérateur de maintenance, n’apporte pas une étanchéité durable si la lèvre du joint neuf prend la même position sur l’arbre que la lèvre du joint usagé, cette position étant imposée par exemple par une mise en butée axiale du joint contre le carter.

Pour remédier à ce problème, il est connu de rajouter une bague d’usure autour de l’arbre et en vis-à-vis de la lèvre. Mais cette solution est complexe car elle nécessite de modifier l’arbre et en particulier de diminuer sa section résistante à la torsion. En outre, cette solution nécessite une opération de montage de la bague sur l’arbre qui est techniquement délicate et quoi qu’il en soit, si la bague ne s’use pas cela raccourcira la durée de vie de la lèvre.

Il est également connu, de par la pratique des opérateurs de maintenance, de remonter le joint neuf, identique au joint usagé, sans le repositionner contre la butée axiale lorsque cela est techniquement possible, créant ainsi une position de la lèvre neuve axialement décalée de la position de la lèvre usagée, et donc pas dans le sillon. Malheureusement dans ce cas, la qualité de l’étanchéité obtenue dépend de la dextérité de l’opérateur et est donc très variable: en effet, le joint peut ne plus être orthogonal à l’axe de l’arbre, la lèvre s’ovalise sur l’arbre et le frottement de l’arbre sur la lèvre n’est plus uniquement tangentiel à la lèvre, cette dernière se dégrade alors rapidement. Ou encore, la lèvre neuve n’est pas assez éloignée du sillon.

On connait du document EP-A2-1235010, pour une technologie de joint différente dite joint brosse, un ensemble de joint repositionnable comprenant le joint brosse et un ensemble d’une pluralité de cales d’épaisseur pour régler la position de ce joint brosse axialement et radialement. Dans cette technologie, la précision de positionnement nécessaire de ce joint brosse est telle que ces cales d’épaisseur sont obligatoires, et permettent d’ajuster la position du joint brosse précisément sur une position unique et prédéterminée d’utilisation du joint brosse. Cet ensemble est complexe, et l’opération de réglage de ce joint doit être confiée à un spécialiste de la métrologie.

Au vu de cet état de l’art, le problème subsistant est qu’il n’existe pas de système d’étanchéité simple et fiable permettant de remplacer un joint à lèvre usagé par un joint à lèvre neuf identique en le positionnant en dehors du sillon précédemment réalisé par le joint usagé, ce remplacement étant réalisé par un opérateur de maintenance non spécialiste.

Le but de l’invention est de remédier à ce problème subsistant.

A cet effet, l’invention a pour objet un ensemble comprenant :
- un carter comprenant un palier et une ouverture comprenant un bord périphérique,
- un arbre monté tournant dans le palier selon un axe de rotation, et traversant l’ouverture,
- un joint disposé entre l’arbre et le bord, assurant une étanchéité entre le carter et l’arbre,
- une cale disposée en contact entre le bord et une surface du joint,
de sorte qu’en présence de la cale, le joint assure l’étanchéité, ou si la cale n’est pas présente et que la surface du joint est en appui sur le bord, le joint assure également l’étanchéité.

Ainsi la simple présence ou non de cette cale permet de décaler la position du joint par rapport à l’arbre, sans aucun réglage à faire par l’opérateur de maintenance: Le joint a deux positions d’usage distinctes, ces deux positions étant axialement décalées, le joint étant pour chacune de ces positions en butée contre le carter. Pour que la position et l’orientation du joint dans le carter soit correcte, il suffit à l’opérateur de maintenance de pousser le joint en butée, par exemple à l’aide d’un maillet ou même à main nue.

Selon un mode de réalisation de l’invention, le bord comprend une face orthogonale à l’axe de rotation, la cale étant disposée en contact entre cette face et la surface du joint.

Selon un mode de réalisation de l’invention, le joint comprend une collerette, l’une des deux faces de la collerette étant la surface du joint.

Selon un mode de réalisation de l’invention, le bord comprend un alésage centré sur l’axe de rotation, le joint comprenant une enveloppe cylindrique emmanchée en force dans l’alésage de sorte à assurer l’étanchéité entre le joint et le bord.

Selon un mode de réalisation de l’invention, le joint est un joint à lèvre, cette lèvre étant en contact autour de l’arbre.

Selon un mode de réalisation de l’invention, la cale est une unique cale d’épaisseur.

Selon un mode de réalisation de l’invention, la cale a une épaisseur constante d’au moins deux fois une longueur d’une surface de contact de la lèvre avec l’arbre, cette longueur étant considérée selon une orientation donnée par l’axe de rotation.

Ainsi on est certain que les deux positions d’usage du joint sont suffisamment axialement décalées pour que la lèvre n’ait pas tendance à se déformer pour rester dans un même sillon d’une même position d’usage précédemment utilisée par le joint, la lèvre ayant creusé ce sillon autour de l’arbre.

Selon un mode de réalisation de l’invention, l’ensemble comprend un moyen de maintien de la cale en contact avec le bord.

Cette caractéristique permet à l’opérateur de maintenance de positionner d’abord la cale sur le carter, puis le joint, sans devoir tenir la cale avec ses mains.

Selon un mode de réalisation de l’invention, l’ensemble comprend un moyen de fixation de la cale contre le joint.

Selon un mode de réalisation de l’invention, ce moyen de fixation de la cale contre le joint comprend un emmanchement en force de la cale sur le joint.

Selon un mode de réalisation de l’invention, ce moyen de fixation de la cale contre le joint comprend une colle.

Ces caractéristiques permettent à l’opérateur de maintenance de positionner en même temps la cale sur le carter et le joint, en n’ayant qu’un ensemble cale/joint à manipuler.

Un autre avantage est que lorsque cet opérateur de maintenance remplace ce joint usagé, par un joint neuf identique mais sans cale, la cale «vient» automatiquement avec le joint usagé, l’opérateur de maintenance n’a alors pas besoin de penser à retirer cette cale.

L’objet de l’invention porte en outre sur un véhicule automobile comprenant un ensemble tel que précédemment décrit, l’arbre étant un arbre de transmission, le carter étant un carter d’un organe du véhicule.

L’arbre de transmission est par exemple un arbre de transmission de couple à l’une des roues du véhicule, ou de transmission de couple à une pompe du véhicule. Le carter est par exemple un carter de moteur thermique ou électrique, un carter de boîte de vitesses ou de réducteur ou de différentiel ou de pompe, ces exemples n’étant pas limitatifs.

L’objet de l’invention porte également sur un procédé de maintenance d’un ensemble tel que précédemment décrit, comprenant successivement:
- une première étape de retrait du joint de l’arbre,
- une deuxième étape de retrait de la cale si elle est présente, ou de mise en place de la cale si elle n’est pas présente,
- une troisième étape de remise en place du joint de sorte à assurer l’étanchéité.

Selon un mode de réalisation de l’invention, la première étape est une étape de retrait du joint usagé, et la troisième étape est une étape de remise en place du joint identique neuf.

L’invention porte en outre sur une gamme de maintenance comprenant un support pour atelier de maintenance, ce support comprenant une représentation visuelle d’un procédé tel que précédemment décrit.

D’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après d’un mode particulier de réalisation, non limitatif de l’invention, faite en référence aux figures dans lesquelles :
: La figure 1 représente une vue en coupe d’une première variante d’un ensemble selon l’invention, et dans un premier état.
: La figure 2 représente une vue en coupe de la première variante de l’ensemble selon l’invention, et dans un second état.
: La figure 3 représente une vue en coupe d’une deuxième variante d’un ensemble selon l’invention.

Dans ce qui va suivre, il est fait référence à toutes les figures 1, 2, et 3 prises en combinaison. Quand il est fait référence à une ou des figures spécifiques, ces figures sont à prendre en combinaison avec les autres figures pour la reconnaissance des références numériques désignées.

La figure 1 représente un ensemble selon l’invention comprenant :
- un carter 1 comprenant un palier 7 et une ouverture 8 comprenant un bord 9 périphérique,
- un arbre 2 monté tournant dans le palier 7 selon un axe de rotation 5, et traversant l’ouverture 8,
- un joint 3 disposé entre l’arbre 2 et le bord 9, assurant une étanchéité entre le carter 1 et l’arbre 2,
- une cale 4 disposée en contact entre le bord 9 et une surface du joint 3,
de sorte qu’en présence de la cale 4, le joint 3 assure l’étanchéité, ou si la cale 4 n’est pas présente et que la surface du joint 3 est en appui sur le bord 9, le joint 3 assure également l’étanchéité.

Ce palier 7 est représenté sur les figures comme un palier lisse, par exemple un palier lubrifié de vilebrequin d’un moteur thermique, mais ce n’est pas obligatoire. En variante, ce palier 7 comprend par exemple un roulement intercalé entre l’arbre 2 et le carter 1.

Ce carter 1 comprend par exemple une paroi délimitant un volume interne ouvert par l’ouverture 8, ce joint 3 assurant l’étanchéité de ce carter 1 en fermant ce qui reste de l’ouverture 8 une fois l’arbre 2 introduit dans cette ouverture 8, et permettant par exemple de contenir de l’huile ou une vapeur d’huile lubrifiante dans ce volume interne. Sur toutes les figures, ce carter 1 n’est que partiellement représenté, localement autour du palier 7 et du joint 3. Ce palier 7 est par exemple issu par continuité de matière du carter 1, mais en variantes est par exemple une bague rapportée vissée ou frettée ou emmanchée à force dans l’épaisseur de la paroi.

La cale 4 est une cale extractible, par exemple extractible par un opérateur de maintenance: elle est présente et cet opérateur peut la démonter, elle n’est pas présente et l’opérateur peut la monter. Lorsque cette cale 4 est présente, le joint 3 est en butée axiale contre cette cale 4 qui elle-même est en butée axiale contre le carter 1, le joint 3 est alors positionné à une première position P1 axiale, par rapport à l’axe de rotation 5. Lorsque cette cale 4 est démontée, le joint 3 est alors en butée axiale directement contre le carter 1, définissant ainsi une deuxième position P2 axiale du joint 3, distante de la première position P1 axiale, cette distance entre les deux positions P1, P2 étant égale à l’épaisseur de la cale 4. Ces première et deuxième positions P1, P2 sont des positions de service du joint 3. En d’autres termes, les première et deuxième positions P1, P2, sont des positions pour lesquelles le joint 3 assure la même étanchéité, l’arbre 2 étant tournant.

Les figures 1, 2 et 3 symbolisent ces deux positions P1, P2 par des traits en pointillés, ces deux positions sont donc représentées sur chacune des figures, mais le joint 3 de la figure 1 est représenté en première position P1, le joint 3 de la figure 2 est représenté en deuxième position P2, le joint 3 de la figure 3 est représenté en première position P1.

Lorsque la cale 4 n’est pas présente, elle peut être rattachée par une dragonne (non représentée) au carter 1, ou encore posée sur l’établi de l’opérateur de maintenance, ou encore mise au rebut, ou encore recyclée en étant renvoyée à un poste d’approvisionnement en bord d’une ligne de montage automatisée ou manuelle de l’ensemble.

Le bord 9 comprend une face 10 orthogonale à l’axe de rotation 5, la cale 4 étant disposée en contact entre cette face 10 et la surface du joint 3.

Le joint 3 comprend une collerette 11, l’une des deux faces de la collerette 11 étant la surface du joint 3, mais ce n’est pas obligatoire: ce joint 3 peut ne pas avoir de collerette, la surface du joint 3 étant alors une face avant 15 du joint 3. Cette surface avant 15 est la surface du joint 3 qui fait face au carter 1 ou au volume interne.

Le bord 9 comprend par exemple un alésage 12 centré sur l’axe de rotation 5, le joint 3 comprenant une enveloppe cylindrique 13 emmanchée en force dans l’alésage 12 de sorte à assurer l’étanchéité entre le joint 3 et le bord 9.

Par exemple, ce joint 3 comprend une âme métallique annulaire surmoulée d’un élastomère formant l’enveloppe cylindrique 13, si bien que l’élastomère se déformant lors de l’emmanchement en force du joint 3 dans l’alésage 12 assure l’étanchéité entre le joint 3 et le bord 9.

Mais cet alésage 12 n’est pas obligatoire, cette étanchéité entre le joint 3 et le bord 9 pouvant se faire entre la face 10 du bord 9 et la surface du joint 3, ou entre la face 10 du bord 9 et la cale 4 et la surface du joint 3. Dans ce cas le joint 3, qu’il soit avec une collerette ou non, est par exemple plaqué sur la face 10 du bord 9 par une platine vissée dans le carter 1, cette variante n’étant pas représentée.

Le joint 3 est préférentiellement un joint à lèvre, cette lèvre étant en contact autour de l’arbre 2.

La cale 4 est une unique cale d’épaisseur. On comprendra pas cette expression qu’il n’y a qu’une épaisseur de cale entre le joint 3 et le bord 9, épaisseur prédéterminée, sans réglage possible. Dans les exemples illustrés, cette cale 4 prend par exemple la forme d’une simple rondelle.

Cette cale 4, dans toutes les variantes de réalisation de l’invention, est par exemple en matériaux incompressible comme un matériau métallique et plus particulièrement de l’acier, de sorte à ce que son épaisseur ne varie pas en fonction du montage du joint 3.

En particulier cette cale 4 a une épaisseur constante d’au moins deux fois une longueur d’une surface de contact de la lèvre avec l’arbre 2, cette longueur étant considérée selon une orientation donnée par l’axe de rotation 5.

La surface de contact de la lèvre avec l’arbre 2 correspond par exemple à l’écrasement de la lèvre contre l’arbre 2, cette surface étant alors une surface cylindrique dont la longueur du cylindre est la longueur de la surface de contact de la lèvre avec l’arbre 2. A l’usage, cette surface se creuse et frome un sillon autour de l’arbre 2, qui dégrade l’étanchéité.

En variante, cette cale 4 a une épaisseur constante d’au moins 3 mm, ce qui permet d’écarter les deux positions P1, P2 suffisamment pour que, pour une grande majorité de joints, la lèvre n’ait pas tendance à se déformer pour rester dans un même sillon d’une même position P1, P2, d’usage précédemment utilisée par le joint 3, la lèvre ayant creusé ce sillon autour de l’arbre.

Cet ensemble comprend avantageusement un moyen de maintien 14 de la cale 4 en contact avec le bord 9. La figure 3 illustre en particulier ce moyen de maintien 14 en représentant la cale 4 comme une rondelle ayant un bord tombé extérieur retourné contre un épaulement du carter 1. Ce bord tombé permet un centrage de la cale 4 sur le bord 9, et un maintien de de la cale 4, par friction, sur le carter 1. Mais d’autres réalisations sont possibles, par exemple par clips ou picots de la cale 4 en coopération de forme avec le carter 1, mais cela n’est pas un mode préféré de réalisation car la cale 4 est alors plus complexe.

En variante ou en complément à ce moyen de maintien 14, l’ensemble comprend un moyen de fixation de la cale 4 contre le joint 3, ce moyen comprenant par exemple:
- un emmanchement en force de la cale 4 sur le joint 3,
- et/ ou une colle.

Cette invention s’applique par exemple à un véhicule automobile comprenant un ensemble tel que précédemment décrit, l’arbre 2 étant un arbre de transmission, le carter 1 étant un carter d’un organe du véhicule.

L’arbre 2 de transmission est par exemple un arbre de transmission de couple à l’une des roues du véhicule, ou de transmission de couple à une pompe du véhicule. Le carter 1 est par exemple un carter 1 de moteur thermique ou électrique, un carter de boîte de vitesses ou de réducteur ou de différentiel ou de pompe, ces exemples n’étant pas limitatifs.

L’invention porte en outre sur un procédé de maintenance d’un ensemble tel que précédemment décrit, ce procédé comprenant successivement :

- une première étape de retrait du joint 3 de l’arbre 2,

- une deuxième étape de retrait de la cale 4 si elle est présente, ou de mise en place de la cale 4 si elle n’est pas présente,

- une troisième étape de remise en place du joint 3 de sorte à assurer l’étanchéité.

Selon une caractéristique particulière de ce procédé, la première étape est une étape de retrait du joint 3 usagé, et la troisième étape est une étape de remise en place du joint 3 identique neuf.

Ainsi le joint 3 identique neuf sera positionné en première position P1 ou en deuxième position P2, selon que respectivement le joint 3 usagé était en deuxième position P2 ou première position P1, la lèvre du joint 3 neuf occupant la position parmi ces deux positions P1, P2 l’écartant du sillon de l’arbre 2 précédemment creusé par le joint 3 usagé, et ceci sans aucun réglage, sans aucune opération complexe de la part de l’opérateur de maintenance.

Ce procédé est par exemple retranscrit dans une gamme de maintenance comprenant un support pour atelier de maintenance, ce support comprenant une représentation visuelle du procédé.

Claims (10)

1. Ensemble comprenant:
   - un carter (1) comprenant un palier (7) et une ouverture (8) comprenant un bord (9) périphérique,
   - un arbre (2) monté tournant dans le palier ( 7) selon un axe de rotation (5), et traversant l’ouverture (8),
   - un joint (3) disposé entre l’arbre (2) et le bord (9), assurant une étanchéité entre le carter (1) et l’arbre (2),
   - une cale (4) disposée en contact entre le bord (9) et une surface du joint (3),
   caractérisé en ce qu’en présence de la cale (4), le joint (3) assure l’étanchéité, ou
   si la cale (4) n’est pas présente et que la surface du joint (3) est en appui sur le bord (9), le joint (3) assure également l’étanchéité.
2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bord (9) comprend une face (10) orthogonale à l’axe de rotation (5), la cale (4) étant disposée en contact entre cette face (10) et la surface du joint (3).
3. Ensemble selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le joint (3) comprend une collerette (11), l’une des deux faces de la collerette (11) étant la surface du joint (3).
4. Ensemble selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bord (9) comprend un alésage (12) centré sur l’axe de rotation (5), le joint (3) comprenant une enveloppe cylindrique (13) emmanchée en force dans l’alésage (12) de sorte à assurer l’étanchéité entre le joint (3) et le bord (9).
5. Ensemble selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le joint (3) est un joint à lèvre, cette lèvre étant en contact autour de l’arbre (2).
6. Ensemble selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cale (4) est une unique cale d’épaisseur.
7. Ensemble selon les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que la cale (4) a une épaisseur constante d’au moins deux fois une longueur d’une surface de contact de la lèvre avec l’arbre (2), cette longueur étant considérée selon une orientation donnée par l’axe de rotation (5).
8. Ensemble selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend un moyen de maintien (14) de la cale (4) en contact avec le bord (9).
9. Procédé de maintenance d’un ensemble selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’il comprendsuccessivement:
   - une première étape de retrait du joint (3) de l’arbre (2),
   - une deuxième étape de retrait de la cale (4) si elle est présente, ou de mise en place de la cale (4) si elle n’est pas présente,
   - une troisième étape de remise en place du joint (3) de sorte à assurer l’étanchéité.
10. Procédé de maintenance selon la revendication 9, caractérisé en ce que la première étape est une étape de retrait du joint (3) usagé, et la troisième étape est une étape de remise en place du joint (3) identique neuf.