Brevet FR2503292A1 — publié le 19821008

La présente invention concerne un élément d'étan- chéité à soufflet pour un joint à rotule ayant des moyens améliorés pour établir l'étanchéité à l'encontre de l'en- trée de corps étrangers. Les joints à rotule comprennent normalement une tige se terminant par une rotule disposée de manière à pouvoir pivoter librement à l'intérieur d'un élément d'emboîtement ou logement présentant une partie sphérique concave épou- sant la forme de la rotule. Les joints à rotule sontcourament utilisés dans les ensembles de biellettes de direction pour véhicules automobiles, dans des barres de traction, des barres à couple et des structures analogues qui sont exposées,en service, à la poussière, à des éclaboussures d'eau sale, la boue et d'autres matières étrangères, et ces joints sont fréquemment munis d'éléments d'étanchéité pour empêcher l'entrée des matières étrangères dans le mécanisme. Pour empêcher l'entrée des corps étrangers entre les sur- faces portantes à l'extrémité du logement d'o dépasse la barre de montage, on utilise le plus souvent des éléments d'étanchéité ou joints à soufflet, la tige de montage étant soudée à une rotule ou formée d'un seul tenant avec cette rotule dont la surface est partiellement sphérique et qui repose dans le logement ou élément femelle. Les joints à soufflet sont réalisés en une matière souple telle qu'une toile de canevas caoutchoutée, un caout- chouc naturel en couche mince ou, de préférence, un caout- chouc synthétique, le néoprène, un uréthane ou similaire, une extrémité du soufflet étant en contact étroit avec une partie de la surface périphérique de la tige alors que l'au- tre extrémité du soufflet est fixée au logement. Un adhésif, des ressorts en bracelet, des bagues toriques élastiques, des brides circulaires de serrage et d'autres moyens de fi- xation ont. été utilisés antérieurement pour fixer les joints à soufflet aux éléments femelles des joints à rotule mais on a trouvé que la plupart des joints à soufflet se déta- chent de l'élément femelle en cours d'utilisation, et il en est ainsi par suite de la défaillance des moyens de fixation, très souvent longtemps avant que la partie du joint formant soufflet ne soit détériorée et devienne elle-même inuti- lisable. La présente invention surmonte les inconvénients des éléments d'étanchéité souplesou à soufflet de la tech- nique antérieure et concerne, en combinaison avec un joint à rotule présentant un rebord de retenue formé d'un seul tenant sur l'élément femelle pour retenir l'extrémité cor- respondante du soufflet en place sur le bord du logement, un élément d'étanchéité à soufflet présentant un bourrelet de renforcement sur le bord de l'extrémité du soufflet ten- due par-dessus le rebord de retenue du logement. En raison de ses excellentes caractéristiques de retenue, le montage de fixation du joint à soufflet selon l'invention convient particulièrement pour des applica- tions o les pièces sont soumises à des efforts répétés, par exemple pour les tirants de camions ou de tracteurs, les barres de traction, les tiges de couple, etc. En outre, l'invention fournit un joint d'étanchéité à soufflet pour un joint à rotule qui est capable de permettre des déplace- ments angulaires relativement importants entre les éléments réunis par le joint. Diverses autres caractéristiques de l'invention res- sortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, au dessin annexé o les mêmes références désignent des éléments iden- tiques ou équivalents. Les fig. 1 à 3 sont respectivement une vue de côté, une vue de dessus et une vue de dessous d'un joint à rotule mettant en oeuvre l'invention. La fig. 4 est une coupe par la ligne 4-4 de la fig. 2. La fig. 5 est une vue analogue à la fig. 4 mais mon- tre le joint A rotule dans une condition extrême d'incli- naison. La fig. 6 est une vue analogue à la fig. 4 mais dans un plan perpendiculaire à celui de la fig. 4 et montrant une modification de cette dernière. La fig. 7 est une coupe par la ligne 7-7 de la fig. 6. Dans le mode de réalisation représenté, la structure est constituée d'un joint g rotule 10 qui ne fait pas lui- même partie de l'invention, et qui comprend une rotule refoulée à froid 12 montée à une extrémité d'une tige sail- lante 14 et solidaire de celle-ci (fig. 4). La rotule 12 comprend un corps principal 15 ayant un diamètre relative- ment important à proximité de l'endroit o elle fait corps avec la tige 14. La paroi de la rotule 12 diamétralement opposée à la tige 14 présente un bossage hémisphérique 16 ayant un diamètre sensiblement plus petit que celui du corps principal 15 de la rotule, un épaulement annulaire généralement plat 18 entourant le bossage hémisphérique 16. La partie principale 15 de la rotule 12 entre l'épaulement 18 et la tige 14 présente une surface sphérique 19. La rotule 12 est disposée dans un élément d'emboîtement ou logement 20 présentant un alésage 22 et une tige 26 faisant saillie de la surface extérieure du logement. L'alésage 22 présente une surface sphérique 23 devant s'adapter à la surface sphérique 19 du corps principal 15 de la rotule 12. L'alésage 22 du logement diverge radialement en direction de la tige 14 pour ainsi former une partie terminale d'alé- sage tronconique 24 qui correspond à un rebord de retenue 28 s'étendant vers l'extérieur et ayant un profil tronco- nique, rebord sur lequel est tendu un bourrelet annulaire , de préférence toroidal, qui est sensiblement circulaire quand on l'observe en coupe et qui est d'un seul tenant avec le bord terminal d'un élément d'étanchéité souple ou joint à soufflet 32 résistant à l'huile dont l'autre bord terminal porte un rebord annulaire 34 tendu autour de la périphérie de la tige 14. Le joint à soufflet 32 présente un corps tubulaire 35 qui est flexible et plissé à la façon d'un soufflet s'étendant entre le bourrelet annulaire ter- minal 30 et le rebord terminal annulaire 34 de telle sorte que,pendant que ses extrémités restent fixées, le joint peut subir une torsion, un étirement et une compression considérables sans aucun endommagement du joint, comme on peut le voir à la fig. 5. Le rebord de retenue 28 est fabriqué par une opéra- tion d'emboutissage à l'extrémité appropriée de la pièce forgée qui forme le logement 20. L'alésage 22 du logement se termine par un épaule- ment annulaire 36 et une lèvre annulaire 38 définissant une gorge circulaire 39 destinée à recevoir un chapeau de retenue 40 ayant sensiblement la forme d'un disque. Le chapeau de retenue 40 est avantageusement une pièce embou- tie en acier à ressort comportant un col central fileté 41, un évidement ou cavité partiellement sphérique 42 qui vient en prise avec le bossage hémisphérique 16 de la rotule et un rebord périphérique 44 s'étendant dans la gorge 39 du logement, une courbe inversée 46 étant formée entre l'évidement 42 et le rebord périphérique 44. Le col 41 reçoit par vissage un raccord de graissage 48. Pendant l'assemblage des éléments du joint à rotule 10, quand une lèvre annulaire 38 est formée par forgeage, le rebord périphérique 44 du chapeau de retenue 40 est emprisonné dans la gorge circulaire 39 entre l'épaulement annulaire 36 et la lèvre annulaire 38. De ce fait, le re- bord périphérique 44 du chapeau de retenue 40, dont la forme est en général tronconique ou en cuvette, est aplati comme on peut le voir en 46 ce qui a pour effet de soumettre le chapeau de retenue 40 en acier à ressort à une précontrainte élastique dans le sens approprié ce qui provoque l'appli- cation d'une précharge à toutes les surfaces portantes sphé- riques en prise de pivotement, notamment à la surface par- tiellement sphérique 19 du corps principal 15 de la rotule 12 en prise avec la surface partiellement sphérique 23 de l'alésage 22 du logement, et la surface de l'évidement hémisphérique 42 du chapeau de retenue qui est en prise avec la surface du bossage hémisphérique 16 de la rotule 12. Le chapeau de retenue 40 agit à la façon d'un élément efficace de fermeture et d'étanchéité qui, après assemblage, empêche la pénétration de corps étrangers dans l'extrémité correspondante du logement 20. L'espace entre l'épaulement annulaire 18 de la rotule 12 et la face intérieure du cha- peau de retenue 40 reçoit un garnissage préalable de grais- se et, dans les structures comportant un raccord de grais- sage ou graisseur 48 comme représenté, l'espace peut être réapprovisionné ou graissé à mesure de l'épuisement de la graisse préalablement introduite. Le chapeau de retenue 40 agit à la façon d'un moyen d'étanchéité à deux voies car, outre l'impossibilité d'entrée d'un corps étranger dans l'alésage 22 du logement 20 à partir de l'extrémité cor- respondante du logement, il empêche également la graisse de s'échapper vers l'extérieur du logement. Le joint à soufflet 32 est monté en disposant ce joint sur la tige 14 de manière que le bord marginal du joint à soufflet portant le bourrelet annulaire marginal soit dirigé vers le rebord tronconique évasé 28 de l'ex- trémité correspondante de l'alésage 22 du logement. Le re- bord annulaire 34 prévu au bord terminal du corps plissé 35 du soufflet étant élastiquement extensible, la surface in- térieure 50 du rebord annulaire 34 vient solidement contre la surface périphérique de la tige 14. L'autre bout du corps plissé 35 du joint à soufflet, portant le bourrelet annu- laire 30, est tendu et passe sur le bord du rebord de rete- nue évasé vers l'extérieur 28. La paroi extérieure du re- bord de retenue 28, comme on le voit en 52, présente une convergence inverse, c'est-à-dire que son diamètre augmente progressivement depuis le corps du logement jusqu'à l'ex- trémité du rebord, ce qui fait que le bourrelet annulaire 30 du joint à soufflet et la partie du corps plissé 35 im- médiatement adjacente au bourrelet annulaire 30 sont, à toutes fins utiles, réellement "accrochés" sur le bord du rebord de retenue 28 et que le bord du corps plissé 35 por- tant le bourrelet annulaire 30 est disposé d'une façon générale dans le fond d'une gorge curviligne 54 formée à la jonction entre le rebord évasé de retenue et le corps principal du logement 20. O3 92 Le rebord de retenue 28 pourrait évidemment présen- ter un bord sensiblement circulaire. Il est cependant sou- haitable de réaliser le rebord de retenue 28 de manière que son périmètre ne soit pas circulaire et que, par exem- ple, le bord soit elliptique. Une telle structure apparatt aux fig. 6 et 7, la fig. 6 étant une coupe du joint à ro- tule 10 comportant le joint d'étanchéité à soufflet 32 selon l'invention suivant le petit diamètre du périmètre elliptique du rebord 28, alors que la cpupe transversale suivant le petit diamètre est sensiblement comme sur la fig. 4. Le principal avantage d'un périmètre non circulaire du rebord de rétention 28 est d'assurer une fixation amé- liorée de l'extrémité du joint 32 portant le bourrelet an- nulaire toroldal 30 avec opposition à toute tendance du joint 32 à tourner par rapport au logement 20. Le joint à soufflet 32 est fabriqué en une matière élastique extensible de tout type approprié, par exemple en néoprène ou en uréthane moulé ayant une paroi relative- ment mince; l'espace entre la partie terminale tronconique 24 de l'alésage 22 du logement et la surface intérieure du joint à soufflet 32 peut être avantageusement muni d'un garnissage préalable de graisse. Pendant le réapprovision- nement du Joint en graisse par l'intermédiaire du graisseur 48, on obtient une pression suffisante au moyen de pisto- lets classiques de graissage pour refouler la graisse entre les surfaces portantes et en contrebalançant la pression de précharge fournie par le chapeau de retenue 40 de manière que la graisse pénètre également dans l'espace prévu à l'intérieur du joint à soufflet 32. Des rainures à graisse (non représentées) peuvent être formées par exemple sur la surface sphérique 23 de l'alésage 22 du logement afin d'amé- liorer le graissage des surfaces portantes de pivotement qui sont en prise mutuelle et pour assurer le transfert de la graisse vers l'espace prévu nous le joint à soufflet 32. On conçoit que le joint à soufflet et les moyens de fixation de ce joint, selon l'invention, peuvent avoir des applications intéressantes dans des structures autres que le joint à rotule qui a été décrit et étudié. On voit donc que l'invention fournit un perfection- nement aux joints à soufflet et aux moyens de fixation de ces joints sur des joints à rotule,par exemple en réalisant les avantages indiqués ainsi que certains autres. Il va de soi qu'on peut apporter diverses modifications aux modes de réalisation qui ont été décrits sans sortir pour cela du cadre de l'invention. t503292 REVENDICATIONS 1 - Joint à rotule comprenant une rotule pivotant librement dans un élément d'emboîtement ou logement, ladi- te rotule portant une tige faisant saillie vers l'exté- rieur à travers une extrémité du logement, caractérisé en ce que ledit logement présente à ladite extrémité un rebord tronconique formé de manière à diverger radialement alors que le rebord s'étend dans le sens de la tige et un corps tubulaire flexible monté autour de la tige, ce corps tubu- laire présentant une extrémité ouverte tendue autour de la tige et une autre extrémité ouverte munie d'un bourrelet de renforcement qui passe élastiquement sur la partie de plus grand diamètre extérieur de ce rebord tronconique. 2 - Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un rebord annulaire disposé au niveau de la première extrémité ouverte du corps tubulaire. 3 - Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bourrelet de renforcement est sensiblement to- roldal. 4 - Joint selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément tubulaire présente la forme d'un soufflet. - Structure comprenant un élément allongé faisant saillie d'un logement, caractérisée en ce que le logement présente un rebord tronconique formé autour de l'élément allongé pour diverger radialement alors que le rebord s'étend dans le sens de l'élément allongé et un élément tu- bulaire flexible autour de l'élément allongé, cet élément tubulaire ayant une extrémité ouverte tendue autour de l'é- lément allongé et une autre extrémité ouverte comportant un bourrelet de renforcement passant élastiquement sur la partie de plus grand diamètre extérieur du rebord tron- conique. 6 - Structure selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comprend un rebord annulaire disposé au niveau de la première extrémité ouverte de l'élément tubulaire. 7 - Structure selon la revendication 5, caractérisée en ce que le bourrelet de renforcement est sensiblement toroldal. 8 - Structure selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'élément tubulaire présente la forme d'un soufflet. 9 - Structure selon la revendication 5, caractérisée en ce que le rebord présente un périmètre non circulaire. - Procédé d'obturation étanche d'une jonction entre un élément allongé et un logement d'o l'élément allongé fait saillie, caractérisé en ce qu'on munit le lo- gement d'un rebord tronconique autour dudit élément allon- gé de manière à diverger radialement alors que le rebord s'étend à partir du logement et on dispose un élément tubu- laire flexible à extrémités ouvertes autour de l'élément allongé de façon qu'une extrémité ouverte de l'élément tu- bulaire soit tendue autour de l'élément allongé, l'autre extrémité ouverte de l'élément tubulaire étant élastique- ment tendue et passant sur la partie de plus grand diamètre extérieur du rebord tronconique. Il - Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on munit l'extrémité mentionnée en premier lieu de l'élément tubulaire d'un rebord annulaire. 12 - Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on forme un bourrelet de renforcement sur l'autre extrémité de l'élément tubulaire. 13 - Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on donne à l'élément tubulaire la forme d'un soufflet.