Brevet FR2538057A1 — publié le 19840622

SOUFFLET DE PROTECTION, NOTAMMENT POUR TRANSMISSION AVANT DE VEHICULE AUTOMOBILE, La présente invention se rapporte à un nouveau soufflet de protection à volume réduit pour joints articulés, notamment pour transmission de roues avant de véhicule automobile; elle concerne plus particulièrement un élément protecteur en caoutchouc pour joints de cardan à tripodes ou à billes, dont le volume est le plus réduit possible, tout en autorisant de grands débattements avec le minimum d'usure de l'élément protecteur. Afin de pallier cette difficulté, on utilise généralement des soufflets de cardans volumineux du côté de la roue, ce qui implique la nécessité d'utiliser une masse importante de graisse à l'intérieur de ce type de soufflets. Une autre pratique actuelle réside dans l'utilisation de soufflets de volume plus réduit comportant des plis dont les parois forment des angles aigus au repos L'inconvénient de cette disposition réside dans le fait que les sommets des plis viennent en contact lors du braquage des roues comme ces zones sont en rotation relative les unes par rapport aux autres, il en résulte une usure des parois extérieurs du soufflet, donc une fra- gilisation voire même une crevaison prématurée avec perte de la graisse contenue et risque d'introduction de corps étrangers dans les cardans. Il peut aussi se produire une abrasion intérieure provenant du contact des sommets des plis inférieurs sur les arêtes vives du tripode, notam- ment dans les angles importants de braquage Il apparaît ainsi qu'àcha- que rotation du soufflet, les plis sont soumis à un angle très fermé en compression et très ouvert dans la partie tendue. Ceci contribue à imposer aux plis à chaque tour, une grande amplitude d'angle qui va de l'angle complètement fermé dans la zone en compression à l'angle presque plat dans la zêne en extension. Il est donc souhaitable, pour la longévité du soufflet, de réduire ces débattements importants et de ce fait limiter les contraintes dans les hauts et creux des plis. 49398 1 l E 2538055 ? 2 - La présente invention a pour but de pallier les inconvénients cidessus en définissant la forme particulière d'un soufflet de volume réduitetcons- tanttout en évitant le phénomène d'abrasion des plis évoqués ci-dessus au cours des braquages de valeur angulaire élevée. L'invention sera décrite au regard des figures 1 à 16 ci-jointes don- nées à titre d'exemples non limitatifs et qui décrivent respectivement figure 1 une vue en coupe d'un soufflet classique à plis triangulaires pour un grand angle de braquage. figures 2 et 3 une vue en coupe, au repos respectivement de plis de section triangulaire et section droite. figure 4 une vue en coupe d'un soufflet selon l'invention dont les plis sont à angle droit, à l'état de repose figure 5 à 8: des vues en coupe du soufflet selon l'invention, res- pectivement pour des angles de braquage devaleurs 10 20 30 et 400 O figures 9 10 et 11: des vues en coupe d'autres variantes de la bande par rapport au grand pli et à la zone d'accrochage. figure 12: une vue en coupe d'une variante comportant un bourrelet anti-choc dans la z 8 ne d'accrochage. figures 13 et 14: des vues en coupe représentant respectivement le soufflet sur une transmission à arbre plein et sur une transmission à version tube. figures 15 et 16: des vues en coupe montrant des variantes soulignant la possibilité d'homotétie du soufflet. La figure 1 montre l'état d'un soufflet généralement employé, lorsque l'organe de transmission 1 est braqué d'environ 400 Les plis étant de structure classique, c'est-à-dire constitués par des parois formant un angle aigu entre elles, au repos, comme représentés à la figure 2, on constacte que d'un côté les sommets des plis entrant en contact entre eux 49398 1 1676 253805 ? -3- sont soumis à une pression importante Du côté opposé, les sommets 3 in- ternes de la partie tendue du soufflet, proche de la zône tripode de la transmission, peuvent également subir une forte abrasion lorsqu'ils ren- contrent cette zÈne très agressive. La disposition des sommets des plis entre eux et particulièrement leur éloignement est donc un facteur déterminant de la longévité du soufflet. La comparaison des formes des parois selon les figures 2 et 3 montre que l'éloignement des sommets 2-2 ' d'une structure de section angulaire aigue selon la figure 2 est plus-faible que celui des sommets 4-4 ' de la figure 3 d'une structure de section à angles droits. Partant de cette constatation et gardant encore le désir de donner au soufflet de l'invention le plus faible volume interne possible, onpren- dra en considération les critères suivants utilisation d'au moins deux plis dont les parois forment des angles proches de 90 . éloignement maximun des sommets des plis. réduction maximale du nombre des plis et longueur minimale du soufflet. adjonction d'une zone cylindrique en prolongement de la fixation du soufflet, du côté opposé de la transmission relié à la roue. Le soufflet selon l'invention conforme à ce qui précise est illustré, au repos, à la figure 4, L'élément de transmission à revêtir comporte un arbre 40 relié par l'une de ses extrémités à la roue motrice avant droite, non figurée, et par son extrémité opposée tripode 43, à un élément de plus grand diamètre 38 disposé en amont par rapport au moteur. Le soufflet protecteur comporte une zone cylindrique située du côté du grand diamètre 38 de la transmission, d'un grand pli 48 de diamètre légèrement supérieur, d'un pli intermédiaire 49 relié à une autre partie cy- lindrique 41 selon un rayon de courbure 30,et d'unpetitpli 42 se terminant par un manchon 34 de diamètre réduit entourant l'arbre 40. 49398 1 2538055 ' Le petit pli 42 apourmission d'assurer le complément nécessaire des autres plis en extension dans les grands débattements. La partie cylindrique 41 situe la distance nécessaire entre cepetit pli 42 et les deux autres 48 et 49 pour éviter le contact et donc l'érosion des plis, en position de braquage maximun de la transmission 40. Le rayon de courbure 30 déterminant le passage du pli 49 à la zone cy- lindrique 41, joue un rôle important de charnière; il est la liaison entre le petit pli 42 ainsi que ladite zône cylindrique 41 et les deux autres plis 48 et 49 prolongés par labande 47 Ce point charnière 30 est situé sensiblement au milieu de là longueur totale du soufflet Sa position est limitée vers l'intérieur par la proximité du tripode 43 dont les arêtes 37 sont agressives Pour les grands angles de braquage le point 44 du soufflet ne touche pas le tripode 43 mais enesttrèsproche, il est donc dans une position limite maximun Le pli intermédiaire 49 et le grand pli 48, bien que très proches l'un de l'autre, ont les som- mets suffisamment éloignés, pour que, même dans les grands angles de braquage, ils ne se touchent -jamais l'un l'autre. Entre ces deux plis 48 et 49 et la zone d'accrochage 45, une bande in- termédiaire 47 joue deux rôles prépondérants Le premier est d'éloigner l'angle 46 du tripode 43 car ce point, pour les grands angles de bra- quage, tend à rentrer vers l'intérieur du soufflet Grâce à cet éloi- gnement le point 46 rentre vers l'intérieur sans toucher les zônes agres- sives en 37; sa deuxième fonction est d'assurer le basculement des plis vers l'extérieur pour les angles maximun de braquage, plutôt que d'obte-_ nir un bourrage des plis à l'intérieur du soufflet. En général, on donne au soufflet une épaisseur constante sur toute sa longueur, mais on peut cependant être amené à renforcer certaines par- ties plus exposées que d'autres à-l'usure. A titre d'exemple, on peut mentionner les caractéristiques dimensionnel- les ci-dessous, qui ont permis d'obtenir des soufflets selon l'inven- tion particulièrement performants. 49398 11676 5.- On donne ainsi aux plis un rayon de courbure compris entre 0,5 fois et fois l'épaisseur du soufflet, un diamètre respectivement de l'ordre de 0,9 à 1,1 fois la longueur totale du soufflet pour le grand pli 48, de 0, 7 fois à 1 fois cette longueur pour le pli intermédiaire 49, de 0,6 fois à 0, 8 fois cette longueur pour le petit pli, de 0,4 à o,6 fois cette longueur pour la première zône cylindrique 41 et pour la seconde zone cylindrique 47, une valeur légèrement supérieure au diamètre du pli intermédiaire 49. En ce qui concerne la distance séparant le rebord de la seconde zone cylindrique 47 des plans de symétrie de chacun des plis du soufflet de l'invention, on a retenu de préférence des longueurs approximatives de 0, 1 à 0,3 fois celle du soufflet pour le grand pli 48, de 0,4 à 0,5 fois pour le pli intermédiaire 49, de 0,7 à 0,8 fois pour le petit pli 42. Notons encore qu'il est souhaitable de donner à la seconde zone cylin- drique 47 une longueur voisine de deux à cinq fois l'épaisseur moyenne du soufflet. La figure 5 représente le soufflet pour un angle de 100 de braquage du bras de transmission 40 Sous cet angle il tourne généralement à haute vi- tesse, on remarque la bonne raideur coaxiale de la partie cylindrique 41 par rapport à l'arbre 40 Le point charnière constitué par le rayon de courbure 30, et l'ensemble des plis intérieurs 44 et 46 ne touchent aucunement les parties métalliques de la transmission. Pour un angle d'inclinaison du bras de transmission 40 d'une valeur de ',comme indiqué à la figure 6, la z 8 ne cylindrique 41 vient en con- tact sur la partie lisse de l'arbre 36, le pli intermédiaire 49 se loge entre les deux plis 48 et 42 Aucun des trois plis 48, 49 et 42 ne tou- che l'autre La partie tendue opposée 35 du soufflet reste suffisamment éloignée du tripode 43. Pour une inclinaison de 30 , (figure 7) les plis 48, 49 et 42 s'imbri- quent les uns dans les autres sans se toucher Le pli intermédiaire 49 se couche sur la z 8 ne cylindrique 41, elle-même en appui sur la partie lisse de l'arbre 36 " Les deux autres plis 48 et 42, très proches l'un de l'autre, recouvrent l'ensemble constitué par le pli 49 et la partie cylindrique 41 La partie tendue 35 reste encore suffisamment éloignée 49398 1 16 -6 - du tripode. Pour une inclinaison de 40 , (figure 8) le petit pli 42 vient en con- tact sur le grand pli 48 A cet angle de braquage il faut noter que les vitesses de rotation sont nécessairement faibles. La partie cylindrique 41, en appui sur l'arbre 40, et le pli intermé- diaire 49 glissent sous le grand pli 48 et poussent celui-ci vers l'ex- térieur Les trois plis 48,49 et 42 sont ainsi dégagés de toute agres- sivité interne du soufflet provoquée par l'arête 37 du tripode lorsqu'il y a contact. Ce basculement est favorisé par la zone cylindrique 47 qui agit comme charnière La différence de diamètre entre le pli intermédiaire 36 (figu- re 4)et, celuiplus grand,de-la zône cylindrique 47 permet d'obtenir ce mouvement en évitant tout verrouillage de la face interne du pli 36 sur la face interne du pli 47 En position tendue la z 8 ne cylindrique 47 (figure 8) prend la direction de l'angle que l'arbre 40 lui impose et évite une tension trop importante des plis Du côté de l'angle fermé de la transmission, la zÈne cylindrique 47 et le pli 48 sont dégagés vers l'extérieur et bien qu'il y ait contact entre les plis 42 et 48, lasou- plesse de cette disposition a pour effet de limiter considérablement une abrasion éventuelle. La liaison du grand pli 48 avec la zône cylindrique 47 peut s'effectuer selon les variantes illustrées par les figures 9-10-11 Une autre va- riante consiste à ajouter au rebord extrême de la fixation de la z 8 ne 47 de grand diamètre un bourrelet de protection 50 (figure 12) destiné à éviter toute dégradation du soufflet lors d'un choc. Le dispositif selon l'invention peut s'adapter sur des transmissions à version arbre 51 (figure 13) ou version tube 52 (figure 14). Les éventuelles modifications du soufflet correspondant à l'utilisa- tion de l'une ou l'autre des versions ci-dessus n'impliquent pas un changement notable de sa configuration ni de son principe de fonction- nement Il en résulte, compte-tenu de cette adaptation sur des diamè- tres différents, qu'une application sur des transmissions aux dimen- sions plus ou moins réduites est possible par simple transformation 49398 11676 7 - homotétique du soufflet, comme cel A est visible aux figures 15 et 16. La présente invention est également utilisable sur des joints de cardan à billes Dans ce cas, le soufflet tout en restant fidèle à son princi- pe de fonctionnement peut être réduit en volume, d'autant plus facile- ment qu'il n'existe pas d'encombrement de tripode. 253805 ? REVENDICATIONS. 1 Soufflet de protection, notamment pour transmission de roues avant de véhicule automobile, caractérisé par le fait qu'il comporte à l'une de ses extrémités un petit pli ( 42) destiné à donner un complément d'am- pleur au soufflet lors des grands débattements angulaires de la trans- mission, à l'un des éléments ( 40) de laquelle il est relié par un man- chon de diamètre réduit, ledit petit pli ( 42) coopérant avec un pli intermédiaire ( 49) et un grand pli ( 48) par l'entremise d'une pre- mière zône cylindrique ( 41) s'évasant vers le pli intermédiaire ( 49) se- lon un rayon de courbure ( 30), le grand pli ( 48) étant fixé sur le se- cond élément de la transmission ( 38) de plus grand diamètre, au moyen d'une seconde zone cylindrique ( 47). 2 Soufflet de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parois du pli ( 49) font entre elles un angle droit, chacune des- dites parois, respectivement réunies au pli ( 48) et à la première zone cylindrique ( 41) l'étant selon un angle sensiblement de même valeur. 3 Soufflet de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rayon de courbure des plis est compris entre 0,5 fois et 5 fois l'épaisseur du soufflet. 4 Soufflet de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que son épaisseur est constante sur au moins une partie de sa longueur. Soufflet de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre du grand pli ( 48) à une valeur de l'ordre de 0,9 à 1,1 fois la longueur totale du soufflet. 6 Soufflet de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre du pli intermédiaire ( 49) à une valeur de l'ordre de 0,7 à i fois la longueur totale du soufflet, 7 Soufflet de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre du petit pli ( 42) à une valeur de l'ordre de 0,6 à 0,8 fois la longueur totale du soufflet. 49398 1 1676 9 2538057, 8 Soufflet de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre de la première zÈne cylindrique ( 41) est comprise entre 0,4 et 0,6 fois la longueur totale du soufflet. 9 Soufflet de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre de la seconde zone cylindrique ( 47) est légèrement supérieur au diamètre du pli intermédiaire ( 49). o Soufflet de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur de la seconde zÈne cylindrique ( 47) est de l'ordre de deux à cinq fois l'épaisseur moyenne du soufflet. llo Soufflet de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plan de symétrie de chaque pli se situe à une distance du rebord de la seconde zone cylindrique ( 47) respectivement de 0,1 à 0,3 fois la longueur totale du soufflet pour le grand pli ( 48), de 0,4 à 0,X fois la mime longueur pour le pli intermédiaire ( 49), de 0,7 à 0,8 fois là même longueur pour le petit pli ( 42). 49398 1