Brevet FR2488959A1 — publié le 19820226

BB 30969 La présente invention concerne des joints universels et plus particulièrement un joint universel incorporant un ensemble en une pièce d'étanchéité à une face et de retenue qui perrmet de maintenir un lubrifiant dans la zone d'appui et d'exclure tous les agents de contamination. Les joints universels utilisés en automobile, et plus particulièrement dans la construction et l'agriculture, doivent souvent fonctionner dans des conditions sévères. Si une usure excessive doit être évitée dans des applications de cette nature, les roulements associés à de tels joints doivent être lubrifiés convenablement. De plus, ils doivent être protégés contre une contamination par des corps étrangers. Dans l'art antérieur, diverses formes de joints ont été mises au point avec l'objectif de prolonger la durée de vie en fonctionnement des joints universels. Ces joints de l'art antérieur n'ont pas donné satisfaction, avant tout parce que leur étanchéité n'était pas suffisante pour retenir le lubrifiant et exclure les agents de contamination. Même avec une lubrification fréquente, on a trouvé que les corps étrangers entraient dans la zone d'appui et provoquaient une usure atteignant un taux inacceptable. On a tenté également de mettre au point ce qu'on appelle les joints lubrifiés en-permanence, qui devaient assurer une étanchéité parfaite. Malheureuse- ment on a trouvé qu'une usure rapide avec comme corollaire une défaillance du joint se produisait dans ces joints de l'art antérieur. Les joints de l'art antérieur étaient généralement du type à lèvre, car le manque de place empêchait l'utilisa- tion de joint à face. De plus, les tolérances d'empilage inhérentes aux joints universels assemblés se traduisaient par une gamme d'emploi qui était généralement considérée comme excessive pour des joints à face. En outre, les joints de l'art antérieur étaient souvent écrasés pendant le montage final d'un joint universel typique. De plus, pour l'expédition et au cours de l'instal- lation des joints universels, il était souvent nécessaire de prévoir quelque mécanisme. externe permettant de retenir des blocs de roulement sur les tourillons de croisillon associés. Il reste dans l'art antérieur la nécessité de dis- poser d'un ensemble de retenue et d'étanchéité en une pièce qui soit simple, peu coûteux.pour joint universel, ensemble qui augmente effectivement la durée de vie du joint. L'en- semble doit de préférence incorporer un joint à face, éviter l'écrasement pendant le montage, et maintenir le bloc formant J'e roulement associé pendant l'expédition et l'installation. L'objet principal de la présente invention est de satisfaire les conditions exposées ci-dessus. A cette fin, on prévoit un joint universel incorporant des ensembles d'étan- chéité à face et de retenue.en une piècequi permettent l'utilisation du joint pendant des périodes prolongées sans perte de lubrifiant ou contamination par des corps étrangers. Chaque ensemble comprend une cartouche appuyée sur un tourillon de croisillon et un bouclier introduit à la presse dans le contre-alésage d'un bloc de roulement associé-. Une rondelle est sollicitée élastiquement dans le sens d'une venue en contact avec une face appariée de façon à établir un joint à face. Un léger jeu de montage est limité par l'interaction entre la cartouche et le bouclier. Ce jeu limité évite l'écrasement des éléments d'étanchéité pendant le montage, et retient le bloc - sur le tourillon du croisillon pendant l'expédition et l'installation. En éliminant la nécessité de faire appel à un mécanisme de retenue extérieur, un ensemble unique permet de recevoir des jeux de joints universels droit et gauche. Le résultat est un ensemble d'étanchéité à. face et de maintiendsimple, peu coûteux, et résistant longtemps à l'usure. La présente invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante, faite en relation avec les dessins ci-joints, dans lesquels la figure 1 est une vue en élévation du joint universel; la figure 2 est une vue en élévationen partie en coupe, d'un jeu de joints universels comprenant le croisillon avec les blocs de roulement montés sur les tourillons; et la figure 3 est une vue en coupe partielle à grande échelle de l'ensemble d'étanchéité à une face et de retenue. En liaison avec les figures, on a représenté un joint universel ou à cardan 10 reliant deux arbres rotatifs 12 et 14. Le joint 10 comprend deux étriers 16 et 18, fixés respectivement aux arbres 12 et 14. Un croisillon 20 comprend quatre tourillons 22 sur lesquels sont respectivement montés quatre ensembles à roulement 24, composé chacun d'une pluralité d'éléments de roulement à aiguille 26 supportés dans'un bloc 28. Cette agencement permet une oscillation en rotation relative entre chaque tourillon 22 et son bloc de roulement associé 28. Des paires opposées de blocs 28 sont respectivement fixées aux étriers 16 et 18. - Un ensemble 30 d'étanchéité a face et de retenue en une même pièce est prévu pour chaque tourillon 22 et pour son bloc associé 28. Chaque ensemble 30 comprend une cartouche annulaire 32 comprimée contre un tourillon associé 22 de façon à réaliser avec celui-ci un ajustement à serrage. La cartouche 32 comprend une partie de base 34, une partie intérieure s'étendant axialement 36 qui définit une pluralité de pattes d'entraînement 38, distantes les unes des autres, s'étendant vers l'extérieur, et une partie extérieure s'étendant axiale- ment 40 qui définit une pluralité d'ondulations 42, distantes les unes des autres, dirigées vers l'intérieur. Un bouclier annulaire 44 est emmanché à la presse dans un contre alésage du bloc 28 de façon à établir avec celui-ci un ajustement à serrage. Le bouclier 44 comprend une partie supérieure 46 qui sert d'organe de retenue pour les éléments 26. Le bouclier 44 comprend également une partie à, jupe 48 s'étendant axialement qui est emboutie de façon à former une partie à rebord 50 s'étendant vers l'extérieur et constituant sa base. Un élément annulaire formant rondelle 52, de préfé- rence en résine phénolique, comprend une pluralité de pattes 54, distantes les unes des autres, s'étendant vers l'intérieur, qui sont en contact avec les pattes d'entraînement 38 de façon à être entraînées par celles-ci.La rondelle 52 comprend également une partie supérieure 56 définissant une première surface d'étanchéité 58. Un élément annulaire d'enveloppe 60, de préférence en élastomère, est en contact étanche avec la rondelle 52. L'enveloppe 60 comporte une lèvre 62 qui est sollicitée par la pression du lubrifiant entre l'enveloppe 60 et une partie intérieure 36 de façon à augmenter cette étanchéité. L'enveloppe comprend également une pluralité de surfaces d'étanchéité 64 en contact coulissant avec la partie intérieure 36. Il en résulte que l'enveloppe 60 peut coulisser axialement par rapport à la cartouche 32 sans-fléchir, et-ainsi sans être soumise à des contraintes de cambrage. De plus, l'enveloppe 60 comprend une lèvre 66 s'é- tendant vers.l'extérieur de façon à retenir partiellement un élément de bague annulaire 68. Un ressort approprié 70 de forme ondulée ou analogue réagit contre la partie de base 34 et agit sur la bague 68 pour solliciter la rondelle 52 vers - le haut. Un élément annulaire d'accouplement à face 72, de préférence en métal en poudre, définit une seconde surface d'étanchéité 74. Les surfaces 58 et 74 forment ensemble un joint 76 à face. Un élément annulaire de manchon 78, de préférence en élastomère, est interposé de façon étanche entre l'élément 72 et le bouclier 44. Lors de l'assemblage, le manchon 78 et l'élément 72 sont insérés dans le bouclier 44. Le ressort 70, la bague 68, l'enveloppe 60 et la rondelle 52 sont insérés dans la car- touche 32, qui est alors poussée vers le haut de façon que les ondulations 42 s'insérent au-dessus du rebord 50. La relation entre la cartouche 32 et le bouclier 44 est telle qu'elle assure une flexion relative suffisante de façon que les ondulations 42 puissent se déplacer axialement vers le haut au-delà du rebord 50 lors de l'application d'une charge axiale suffisante pendant le montage. Ensuite, le rebord 50 butera contre la partie de base 34 de façon à limiter le mouvement descendant du bloc 28, et butera contre les ondulations 42 de façon à limiter le déplacement ascendant du bloc 28 pour une traction axiale pré-déterminée. Cette traction axiale peut être, par exemple, comprise dans la fourchette 5 - 25 kg. Les ensembles 24 et 30 sont placés sur le tourillon 22 et une charge axiale de, par exemple 90 kg,est appliquée dans le sens descendant sur le bloc 28 de façon que la cartouche 32 soit comprimée sur le tourillon 22. Le rebord 50 bute contre la partie de base 34 de façon à limiter le mouvement descendant du bouclier 44 par rapport à la cartouche 32. Cela permet d'assurer que les éléments composant l'ensemble 30 ne seront pas écrasés pendant les opérations de montage. Après cette opération, une légère détente du joint universel se traduira par le fait que le rebord 50 s'éloignera de la partie de base 34 jusqu'à la position représentée figure 3. Ce déplacement n'est pas-supérieur à environ 0,15 mm. Pendant l'expédition et l'installation, l'ensemble 10 maintiendra le bloc 28 sur le tourillon 22 car le déplacement ascendant du bouclier 44 provoquera la venue en butée du rebord 50 sur les ondulations 42. Au moment o le rebord 50 bute contre les ondulations 42, le ressort 70 continue à solliciter la rondelle 52 vers le haut de sorte que les surfaces 58 et 74 maintiendront l'étanchéité de la face 76. -Ainsi, le déplacement axial limité prédéterminé, permis entre le bloc 28 et le tourillon 22, ne rompt pas le joint. Pendant le fonctionnement, la plus petite friction développée, de préférence est située entre les surfaces 58 et 74. De cette manière, il est tenu compte d'une oscillation en rotation relative entre le tourillon 22 et le bloc 28 au joint 76. Il apparaîtra à l'homme de l'art que la présente invention concerne un joint universel comprenant un ensemble d'étanchéité à face et de retenue en une pièce qui est simple, peu coûteu et facile à fabriquer, assembler et installer, et qui accroît sensiblement la durée utile de vie du joint. L'appréciation de certaines des valeurs de mesure indiquées ci-dessus doit tenir compte du fait qu'elles provien- nent de la conversion d'unités anglo-saxonnes en unités métriques. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1. Joint universel comprenant un tourillon monté dans des éléments de roulement d'un bloc, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble en une pièce (30) comprenant une cartouche (32) fixée au tourillon (22), un bouclier (44) distant axialement de la cartouche et fixé au bloc de roulement (28), un élément de rondelle (52) en relation entraînée. avec la cartouche et définissant une première surface d'étanchéité dirigée dans le sens axial (58), un élé- ment à face d'accouplement (72) en contact avec le bouclier et définissant une seconde surface d'étanchéité dirigée dans le sens axial (74), un élément d'enveloppe (60) en contact avec l'élément de rondelle (52) et en contact d'étanchéité coulissant dans le sens axial avec la cartouche (32), et un ressort (70) sollicitant axialement les éléments d'enveloppe et de rondelle vers l'élément -. d'accouplement (72) de façon que les surfaces soient en contact afin d'établir un joint à face (76). 2. Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble est construit et disposé de façon à maintenir le bloc de roulement sur le tourillon en ne permettant qu'un déplacement axial relatif limité de la cartouche (32) et du bouclier (44) entre une position de contraction dans laquelle les éléments ne sont pas écrasés et une position d'extension dans laquelle le joint à face (76) est maintenu par la force de sollicitation exercée par le ressort. 3. Joint selon la revendication 2, caractérisé en ce que la cartouche comporte une partie intérieure(36) fixée au tourillon, une partie de base (34), et une partie extérieure (40) définissant une pluralité d'ondulations dirigées vers l'intérieur (42) et en ce que le bouclier (44) comporte une jupe (48) définissant un rebord s'étendant vers l'extérieur (50), la partie de base (34) et le rebord (50) étant orientés de façon à déterminer la position de contraction, et les ondula- tions et le rebord étant orientés de façon à déterminer la position d'extension. 4. Joint selon la revendication 3, caractérisé en ce que la partie intérieure (36) définit une pluralité de pattes d'entraînement s'étendant vers l'extérieur (38), et en ce que l'élément de rondelle (52) est en contact avec les pattes d'entraînement (38) pour effectuer la relation entraînée avec la cartouche. 5. Joint selon l'une des revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que le bouclier (44) est orienté de façon à retenir les éléments de roulement dans le bloc de roulement. 6. Joint selon l'une des revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que l'ensemble comprend en outre un élément de bague (68) en contact avec l'élément d'enveloppe (60) et le ressort (70), et un élément de manchon (78) en contact avec l'élément à face d'accouplement (72) et le bouclier (44), chacun-de ces contacts se faisant par friction avec le contact des surfaces développant une friction inféri- eure à celle des contacts des éléments. 7. Joint universel comprenant un tourillon monté dans un bloc de roulement., caractérisé en ce qu'il comprend une cartouche (32) comprimée contre le tourillon (22), un bouclier (44) comprimé dans le bloc de roulement (28), un manchon (78) en contact étanche avec le bouclier (44Y, une face d'accouplement (72) en contact étanche avec le manchon (78), une rondelle (52) en contact avec la cartouche, la face d'accouplement (72) et la rondelle (52) définissant ensemble un joint e face (76), une enveloppe (60) en contact étanche avec la rondelle (52) et en contact étanche coulissant avec la cartouche (32), une bague (68) en contact avec l'enveloppe (60), et un ressort (70) réagissant contre la cartouche (34) et agissant sur la bague (68), l'enveloppe (60),'la rondelle (52), la face d'accouplement (72) et le manchon (78) dans la direction du bouclier (44). 8. Joint selon la revendication 7, caractérisé en ce que le tourillon (22) et le bloc de roulement (28) sont relativement mobiles dans le sens axial pendant le montage du joint, et en ce que la cartouche (32) et le bouclier (44) sont construits et disposés de façon à limiter l'étendue du déplacement relatif de façon que l'ensemble ne puisse s'écraser. 9.Joint selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que le tourillon (22) et le bloc de roule- ment (28) sont mobiles relativement dans le sens axial avant l'installation du joint universel, et en ce que la cartouche (32) et le bouclier (44) sont construits et disposés de façon à limiter l'étendue du mouvement relatif et que le joint facial soit maintenu.