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La présente invention a pour objet un dispositif d'étanchéité applicable sur arbres tournants, destiné à empêcher tant à l'état statique qu'à l'état dynamique la sortie d'huile ou autres fluides lubrifiants se trouvant autour de cet arbre et contenus dans une enceinte située sur un coté de ce dispositif.
En se référant plus particulièrement mais non exclusivement au domaine des moteurs à combustion interne, on sait que l'arbre coudé sort du bloc-cylindres, en général "Dispositif d'étanchéité pour arbres tournants, en particulier pour l'arbre de moteurs à combustion interne".
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du côté ci est situé le volant. Pour éviter la perte de lubrifiait au niveau de la zone où l'arbre sort du bloc, on prévoit des garnitures pour huile constituées par des anneaux en matière élastique incorporant une âme métallique et un ressort à anneau qui comprime un bord d'étanchéité le long du contour de l'arbre tournant, et qui devrait théoriquement empêcher la sortie d'huile du monobloc au niveau de la zone de sortie ou de saillie de l'arbre.
Toutefois, ces garnitures connues ont l'incon- vénient de n'assurer une étanchéité satisfaisante qu'à l'arrêt ou aux faibles vitesses de l'arbre et pas à l'état dynamique, quand l'arbre, par l'effet de sa vitesse élevée de rotation, exerce sur l'huile une poussée contre le bord d'étanchéité de la garniture, poussée à laquelle le bord ne peut résister.
Différentes solutions ont déjà été proposées pour éviter des pertes d'huile ou de liquide pendant le fonctionnement ou la rotation de l'arbre. Ces solutions connues sont fondées essentiellement sur le concept de 'prévoir sur le bord d'étanchéité des rayures à allure hélicoïdale, dont la fonction serait de refouler l'huile ou le fluide vers l'intérieur au cours de la rotation de l'arbre.
Ces solutions tendent à créer un effet de pom- page, consécutif au mouvement relatif entre l'arbre et la garniture, effet qui devrait éloigner l'huile de la garniture. Toutefois, les solutions proposées, tout en ayant éliminé bien qu'en partie seulement l'inconvénient de l'insuffisante étanchéité à l'état dynamique, ont fait naître celui de l'insuffisante étanchéité à l'état statique, du fait que les cannelures étant prévues sur la face du bord d'étanchéité qui est en contact avec l'arbre, le fluide peut se décharger vers l'extérieur à travers les
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méandres existant entre les évidements des rayures et la surface externe de l'arbre.
Le problème de l'insuffisante étanchéité est donc transféré, avec ces garnitures, du cas de l'état dynamique au cas de l'arrêt.
La présente invention se propose de réaliser un ' dispositif d'étanchéité en mesure d'éliminer les inconvénients précédemment cités et donc de garantir une bonne étanchéité, donnant un résultat supérieur aussi bien à l'état statique qu'à l'état dynamique,
Suivant l'invention, ces résultats, ainsi que d'autres qui résulteront mieux de la lecture du texte détaillé qui suit, ; sont atteints grâce à un dispositif d'étanchéité pour arbres tournants, lequel est caractérisé par le fait que tout autour de l'arbre vers l'enceinte d'où l'on doit empêcher des pertes est placé un élément denté, tandis que derrière cet élément on prévoit un bord d'étanchéité entourant élastiquement cet arbre.
Suivant une première forme de réalisation de l'inven- tion, l'élément denté et le bord élastique sont constitués par deux éléments distincts, tandis que dans une autre forme de réalisation ils sont incorporés ou présents dans un corps unique qui prend l'aspect d'une garniture destinée à être supportée, d'une manière quelconque et connue, statiquement autour de 1'arbre.
L'invention sera mieux comprise grâce à la description détaillée qui suit, donnée simplement à titre d'exemple non limitatif de quelques formes particulières de réalisation repré- sentées aux dessins annexés, dans lesquels :
La figure 1 est une vue en perspective partiellement ' éclatée d'un bloc moteur pour montrer le point d'utilisation du dispositif suivant l'invention ; la figure 2 représente en perspective oblique une des parties constitutives du dispositif de la figure 1;
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la figure 3 représente une coupe suivant III-III de la figure 3, du dispositif suivant l'invention; la figure 4 représente une coupe diamétrale et par- tielle d'une autre forme de réalisation du dispositif suivant l'invention; la figure 5 représente une vue en perspective oblique du dispositif de la figure 4;
la figure 6 représente une vue en perspective oblique d'une autre forme de réalisation du dispositif; les figures 7, 8 et 9 représentent toujours en pers- peotive oblique des dispositifs d'étanchéité prévus pour fonction ner dans les deux sens de rotation de l'arbre moteur.
En se référant aux figures 1 à 3 du dessin annexé, dans ces figures on a représenté une première forme de réali- sation du dispositif suivant l'invention, destinée à trouver son .application sur un moteur à combustion interne, précisément sur le coté postérieur où est situé le volant, indiqué en 14,
Il est utile de dire que la représentation du moteur, et plus précisément du bloc 11, de l'arbre 12 et du volant 14 n'a comme but que de permettre d'identifier l'emplacement du dispositif suivant l'invention, raison pour laquelle il ne sera donné aucune description détaillée de ces éléments.
Dans le bloc 1 est supporté d'une manière quelconque et connue le vilebrequin 12, lequel fait saillie du coté arrière 11a du monobloc avec la flasque 16 munie d'une série de trous périphériques qui servent, d'une manière connue, à la fixation du volant 14 au moyen de boulons. Contre la face arrière lla du monobloc 11, au point de saillie de la flasque
16, est appliquée une garniture d'étanchéité usuelle, indiquée en 17, un pare-huile, ainsi que, pour recouvrir celle-ci, l'organe 26 qui constitue une des deux parties du dispositif d'étanchéité qui est complété par un anneau pare-huile usuel,
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indiqué en 18, supporté à l'intérieur do l'organe 26.
L'organe 26 est reproduit en perspective à la figure 2.
Il est réalisé par fonderie en matière connue quelconque et il présente deux ailettes latérales 27 munies de trous, ainsi que deux oreilles percées 28. A travers les trous des ailettes 27 et des oreilles 28 on fait passer des goujons, non reproduits, qui servent à fixer l'organe 26 contre la face arrière lla du monobloc 11. Cet organe présente un prolongement tubulaire 29 ! qui délimite une ouverture centrale 30 dans laquelle est disposée) la flasque 16, laquelle fera saillie au-delà de l'extrémité du prolongement tubulaire 29 de la longueur nécessaire pour une libre rotation du volant 14.
L'organe 26 présente, dirigées vers la face lla du monobloc, une série de dents à face triangulaire 34 contenues dans des plans diamétraux de l'ouverture 30. La face triangu- laire 34 est délimitée par un côté 35 dirigé suivant une généra- frise de l'ouverture cylindrique 30, tandis que les deux autres côtés 36 et 37 sont, le premier, incliné de moins de 90 par rapport à l'axo longitudinal de l'ouverture 30, tandis que le deuxième côté 37 forme un angle avec cet axe qui est inférieur à celui formé par le côté 36. Les deux cûtés convergent en un sommet 38, Tous les sommets 38 sont situés le long d'une même circonférence 39.
La surface qui joint le coté 36 d'une dent avec le coté 37 de la dent consécutive, surface indiquée en 40, est délimitée d'un coté par un segment de la circonférence 39 à laquelle appartiennent les divers sommets 38. L'autre coté de la surface 40 est délimité par une ligne 41 à allure héla.- coidate qui relie le sommet 42 d'une dent (le sommet situé plus près du monobloc) au sommet 43 de la dent consécutive (le som- mée qui est situé le plus loin du monobloc).
L'ouverture 30 est délimitée par une surface cylin- drique 44 qui présente vers le moncbloc une ligne de démarca-
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tion brisée délimitée par les segments hélicoïdaux 41 et par les cotés 36 des dents,
En eval des dents, plus précisément du coté opposé par rapport à celui où se trouve le monobloc, l'organe 26 présente dans le prolongement 29, logée à emboitement étroit, une garniture pour huile indiquée en 18, constituée par un anneau métallique ayant sensiblement une section transversale en L, indiqué en 50, formant corpsi, avec une partie en caout- chouc ou autre matériau élastique 51,
laquelle présente une forme sensiblement en C pour recevoir un ressort annulaire 52.
Ce ressort tend à comprimer vers le bas, c'est-à-dire avec étanchéité de l'arbre, lequel est non reproduit, le bord annu- ; laire d'étanchéité 54 de la garniture qui présente une section en forme de coin.
Le concept de l'invention consiste à prévoir un dis- positif d'étanchéité, lequel présente, sur le coté de l'enceinte (mais pas nécessairement sur la face tournée vers cette dernière) à fermer d'une manière étanche, une série de dents susceptibles de rompre le voile da fluide et de réduire la charge dynamique de celui-ci contre l'organe d'étanchéité réel constitué, dans' j le cas précédent, par le bord en forme de coin 54 qui est situé en aval de la denture, plus précisément du côté opposé par rapport à celui où est située l'enceinte à fermer d'une manière étanche.
Le fonctionnement de la solution décrite se comprend intuitivement : la rotation de l'arbre dans le sens de la flèche A amène l'huile contre les dentures. Par effet du mouvement relatif sur l'huile une poussée est exercée de la part des dents, qui refoule l'huile ou autre fluide vers l'enceinte d'où ils tendraient à sortir en réduisant fortement la charge sur le bord 54 de la garniture 26.
Suivant l'invention, dans l'élément 26 est prévu un
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canal de décharge 6 dont la fonction est de décharger vers le carter du moteur l'huile qui se rassemble entre la denture et la Garniture d'étanchéité. ,
La forme de réalisation précédente prévoit que le dispositif est formé de deux parties, plus précisément d'une garniture pare-huile et d'un organe denté.
Les formes de réalisation qui seront décrites main- tenant concernent au contraire des dispositifs d'étanchéité où le bord d'étanchéité et la denture sont incorporés dans le même organe et où, dans certains cas, la denture est prévue pour exercer son action dans les deux sens de rotation de l'arbre.
Les formes de réalisation qui suivent sont celles de garnitures pare-huile munies d'une denture, distincte, même si elle est d'une seule pièce, du bord détanchéité, de manière à couper l'anneau d'huile entraîné par la rotation de l'arbre moteur en allégeant presque intégralement le bord d'étanohéité de la charge dynamique de l'huile laquelle, dans le cas con- traire, agirait sur celui-ci. Suivant l'invention, la denture est située plus près de l'enceinte d'où l'on veut éviter la sortie d'huile ou autre fluide, que ne l'est le bord d'étan- chéité.
Les formes de réalisation qui suivent concernent donc des garnitures munies de deux séries dictinctes d'organes, ' situés en position respective adéquate, ayant deux fonctions distinctes et plus précisément : a) des ressauts ou dents équidistants ayant la fonc- tion de rompre l'anneau de fluide entraîné par le moteur, en le refoulant dynamiquement vers le carter d'huile et déchargeant ainsi de la charge dynamique le bord d'étanchéité situé derrière la denture; b) un bord élastique annulaire d'étanchéité, avec ou
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sans ressort à surface continue, adhérant à l'arbre moteur et susceptible d'exercer ainsi une réelle action d'étanchéité.
Une première forme de réalisation de ce type de gar- niture est reprouite dans les figures 4 et 5, plus précisément. ' en perspective dans la figure 5 et en coupe diamétrale partielle ; dans la figure 4. Dans ces figures, par 101 est indiquée la gar- ni turc dans son ensemble, laquelle présente unc forme annulaire et dont la face 102 devra, en service, être dirigée vers l'en- ceinte d'où l'on veut empêcher des pertes de fluide.
Le trou axial 104 de la garniture peut être idéalement supposé subdivisé en trois zones a, b, c. Dans la zone a est prévue une denture normale hélicoïdale 103 de manière que cette zone représente, en un certain sans, une couronne à denture hélicoïdale interne. Immédiatement après cette zone a se trouve la zone b où il y a un bord annulaire élastique d'étanchéité 106 présentant une section cunéiforme, dont le coin 107 est décliné ) à entrer en contact avec l'arbre. La denture et le bord élasti- que forment un corps unique et ils appartiennent à la .partie en caoutchouc ou en matière similaire 108 de la garniture.
A la périphérie, la garniture présente une section transversale sensi- blement en C, le long de deux cotés de laquelle est noyée une âme annulaire 109 ayant une section transversale en L. Entre les bras du C, en correspondance avec la zone b du trou 104, zone qui est occupée par le bord élastique 106, est prévue une canne- ' lure annulaire 110 où est logé le ressort annulaire 111 qui exerce la pression nécessaire pour que le bord 106 reste en contact avec une bonne adhérence sur l'arbre tournant.
Après les zones a et b, la garniture présente une troisième zone, indiquée en c, délimitée par un contour tronco- nique, zone qui n'a aucune fonction particulière.
L'inclinaison de la denture 103 est évidemment choisie suivant le sens de rotation de l'arbre qui traverse la garniture,
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plus précisément de manière que sur l'huile qui tend à parvenir vers le bord d'étanchéité 106 soit exercée une poussée qui la refoule par exemple vers le carter. De plus, la fonction de cette' denture est celle de rompre l'anneau d'huile ou autre fluide entraînés par l'arbre moteur.
Il est évident que dans le cadre de l'invention rend- trent les solutions dans lesquelles le nombre de ressauts ou dents peut être varié suivant les exigences; à la limite, une seule dent disposée de manière à s'opposer idéalement au sens de rotation de l'arbre serait suffisante pour produire dans certains cas une réduction adéquate de la charge de l'huile sur le bord d'étanchéité, et pour produire la rupture de l'anneau d'huile présent sur l'arbre.
Dans la forme de réalisation de la figure 6, sur la face de tête 102' qui délimite l'ouverture 104' de passage de l'arbre vers l'enceinte à, fermer se trouve une denture en dont$ de scie 103'. Pour le reste, la garniture est identique à celle des figures 4 et 5.
Les garnitures des figurée 7 à 9 on% des dentures réa- lisées de manière à être activée dans les deux sens de rotation de l'arbre. En particulier, la garniture de la figure 7 présente (dans la zone du trou 104" correspondant à la zone a de la figure 4) des dents 103" délimitées d'un coté vers l'intérieur du trou 104" par des surfaces cylindriques 120, et latéralement par des surfaces arquées, par exemple elliptiques 121 qui s'étendent du sommet d'une dont au sommet successif ou précé- dent. Pour le reste, la garniture est identique à celle des figures 4 et 5.
Dans la figure 8 est reproduite une garniture où dans la zone a du contour du trou axial 104a est prévue une denture 103a, formée par des dents délimitées vers le trou par une face cylindrique 130 et sur les côtés par deux faces arquées
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131. Les faces arquées 131 présentent leur convexité dirigée vers le coté frontal 140 de la garniture. Les sommets frontaux 141 des dents sont coupés. La garniture de la figure 9 se diffé- rencie de celle de la figure précédente en ce que les dents 150 sont plus nombreuses et sont à flancs 151 triangulaires, sen- siblement rectilignes.
Evidemment, dans le cadre de la présente invention rentrent d'autres formes de réalisation; par exemple des formes de réalisation où les ressauts ou les saillies destinée à produire la rupture de l'anneau d'huile et une action dynani- que d'éloignement de celle-ci, présentent une forme différente de celle reproduite et décrite. L'essence de l'invention réside en ce que les dentures sont placées avant le bord d'étanchéité, plus précisément plus près de l'enceinte où l'on veut éviter la sortie de fluide.
Il est évident que dans le cadre de 1''invention rentre une solution où l'anneau en caoutchouc ou autre matière élasti- que peut être dépourvu de ressort annulaire.
Rentre également dans le cadre de l'invention toute application possible du dispositif d'étanchéité qui peut être monté là où il est nécessaire de réaliser une étanchéité par exemple vis-à-vis de l'huile. Le dispositif d'étanchéité peut être monté sur arbres moteurs, sur boîtes de vitesses, sur différentiels, moyeux et demi-axes, machines à laver, appareils électrodomestiques, etc...