Brevet FR2577637A1 — publié le 19860822

La présente invention concerne un capuchon protec- teur étanche destiné à un joint mécanique qui transmet un couple, ce joint étant d'un type plongeant, c'est-à-dire qui permet un déplacement axial relatif des éléments qu'il relie, de préférence en plus de leur articulation. L'invention concerne un capuchon protecteur pour joint homocinétique plongeant utilisé par exemple dans le train moteur d'un véhicule à moteur à traction avant. Les joints homocinétiquesde type plongeant sont très utilisés dans l'industrie automobile pour la transmis- sion de l'énergie aux roues avant menées des véhicules à moteur à traction avant ainsi que dans d'autres applica- tions. Dans un véhicule à traction avant, chaque roue est entraînée par exemple par un arbre ayant un joint interne plongeant et un joint externe non plongeant, le joint plongeant étant nécessaire à la compensation des variations de la distance comprise entre la roue et l'élément respectif de sortie du différentiel lorsque la suspension du véhicule travaille. Chaque joint doit être enfermé de manière étanche afin que du lubrifiant reste à l'intérieur du joint et que la saleté et les matières étrangères ne puissent pas pénétrer dans le joint. Jusqu'à present, cette fonction de protection étanche a été réalisée par utilisation, pour chaque joint, d'un dispositif appelé "capuchon protecteur", de construc- tion souple, habituellement formé d'un matériau élastomère et ayant une configuration plissée ou ondulée. Le capuchon peut ainsi se déformer et permet l'articulation et le plongement du joint. Ce déplacement du joint peut être dû au déplacement du moteur dans ces dispositifs de montage lors de la marche au ralenti, lors du déplacement de la suspension et dans les virages. De tels capuchons souples ont été utilisés de façon très importante, mais ils présentent certains inconvé- nients. Ils sont relativement coûteux, et étant donné leur nature souple, ils doivent être montés à la main, l'utilisation de techniques de montage mécaniques qui sont moins coûteuses étant empêchée car elles nécessitent des éléments ayant des dimensions précises. Les capuchons protecteurs formés de matériaux élastomères sont vulnérables à la perforation lors de l'utilisation étant donné des chocs lors d'une conduite sur route, et leurs propriétés se dégradent lorsque les capuchons sont exposés à des températures basses ou élevées, pendant la durée normale d'utilisation d'une automobile. En outre, la configuration plissée ou ondulée des capuchons souples nécessite un volume interne relativement grand, donc une quantité importante de lubrifiant (de la graisse habituellement) pour la lubrification du joint universel. De nombreux matériaux élastomères sont en outre sensibles à une dégra- dation lorsqu'ils sont exposés à de tels lubrifiants si bien que la durée d'utilisation de ces capuchons souples est limitée. L'invention concerne un capuchon protecteur qui ne présente pas l'un au moins de ces inconvénients ou qui en réduit l'acuité. Plus précisément, l'invention concerne un capuchon de protection étanche d'un joint mécanique destiné à transmettre un couple et de type plongeant, le joint comprenant un organe interne, un organe externe ayant une surface circonférentielle externe disposée suivant l'axe de cet organe, et un dispositif destiné à transmettre un couple entre les organes, tout en permettant un dépla- cement axial relatif de ces organes, le capuchon protecteur comprenant: une partie d'un matériau qui n'est pratiquement pas souple (semi-rigide), ayant une portion d'extrémité destinée à entourer ladite surface de l'organe externe du joint afin qu'elle coopère avec elle de manière étanche avec coulissement axial relatif, et un dispositif dépassant de l'autre extrémité de la partie de capuchon et destiné à former un joint étanche avec l'organe interne du joint. Dans un capuchon protecteur selon l'invention, la formation de ladite partie de capuchon au moins en un matériau qui n'est pratiquement pas souple et de préférence en un matériau polymère semi-rigide (éventuellement une matière thermodurcissable), indique qu'il est possible d'utiliser des techniques de montage mécanique et donc de réduire les coûts. De plus, un tel capuchon a une meilleure résistance à la perforation que les joints élastomères connus, résiste mieux aux températures faibles et élevées et présente une moindre dégradation sous l'action du lubrifiant. Un élément peut aussi s'ajuster à la surface externe de l'organe externe du joint, cet élément formant une fente circonférentielle de direction axiale dans laquelle ladite partie de capuchon peut coulisser, avec une coopération étanche. La coopération de la partie de capuchon et de la surface de l'organe du joint est ainsi indirecte puisqu'elle s'effectue par l'intermédiaire de l'élément monté sur l'organe externe du joint. La fente a de préférence une section circulaire. Le dispositif qui dépasse de la partie de capuchon peut comporter une partie supplémentaire de capuchon qui coopère de façon étanche avec la première partie de capuchon et qui peut se déplacer par rapport à elle afin que l'articulation du joint soit permise. Cette partie supplémentaire de capuchon est aussi de préférence formée d'un matériau polymère semi-rigide. La première partie de capuchon peut comporter une fente de configuration non cylindrique dans laquelle la partie supplémentaire de capuchon peut coulisser en coopération étanche. Cette fente peut avoir une forme partiellement sphérique afin que des parties de capuchon puissent présenter une certaine articulation l'une par rapport à l'autre. Dans une variante, la fente peut être disposée radialement par rapport à la première partie de capuchon. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation et en se référant au dessin annexé sur lequel la figure 1 est une coupe d'un joint universel de type plongeant, comportant un mode de réalisation de capuchon protecteur selon l'invention; et la figure 2 est une coupe d'un joint ayant un autre mode de réalisation de capuchon protecteur selon l'invention. On se réfère d'abord à la figure 1 qui représente un joint homocinétique de type plongeant ayant un capuchon de protection étanche selon l'invention et portant la référence générale 11. Le joint a un organe externe 23 qui, à sa première extrémité 12, a un flasque périphérique 13 destiné à être boulonné sur un élément convenable de la transmission d'un véhicule à moteur. Dans un exemple d'application, dans le cas d'un véhicule à moteur à traction avant, l'extrémité 12 de l'organe externe peut être consi- - dérée comme l'extrémité d'entrée du joint et est fixée à un flasque de sortie du différentiel du véhicule. Le joint transmet le couple a un arbre 14 de sortie qui dépasse de l'autre extrémité 15 du joint. Dans une variante de joint, le flasque 13 de l'organe externe peut être remplacé par un arbre destiné à être fixé à un élément de la transmission. Le joint comporte un organe interne 20 placé à l'intérieur d'un trou cylindrique 22 formé dans l'organe externe 23 et raccordé à l'arbre 14. Le couple est transmis entre les organes externe et interne du joint par un certain nombre de billes 16 placées circonférentiellement par exemple au nombre de six, chaque bille étant logée dans une paire de gorges axiales placées en regard et formées dans les organes externe et interne du joint. Les billes sont logées individuellement dans des fenêtres d'une cage 17 de forme annulaire placée entre les organes du joint, la cage ayant une surface interne partiellement sphérique 18 qui coopère avec une surface externe partiel- lement sphérique 19 de l'organe interne 20 du joint. La cage a aussi une surface externe partiellement sphérique 21 qui coopère avec le trou 22 formé dans l'organe externe 23, entre les gorges de logement de billes qui y sont formées. Lors de l'utilisation, les organes interne et externe du joint peuvent présenter une articulation l'un par rapport à l'autre et peuvent aussi présenter un dépla- cement relatif parallèlement à l'axe de rotation de l'organe externe du joint. Pendant ce déplacement relatif, les billes 16 peuvent coulisser dans les gorges formées dans les organes externe et interne, et elles sont maintenues au centre dans un plan commun par la cage, les surfaces partiellement sphériques interne et externe 18, 21 étant décalées axialement afin que le joint possède des caracté- ristiques homocinétiques. Pendant le déplacement axial du joint (plongement), la cage coulisse le long de la surface cylindrique interne 22 de l'organe externe du joint. Lorsqu'un tel joint est utilisé comme joint interne d'un arbre d'entraînement d'une roue menée d'un véhicule à traction avant, le joint peut présenter une articulation atteignant 20 environ par rapport à l'état aligné, à- la suite des déplacements de la suspension et de la direction du véhicule. Le plongement du joint est aussi provoqué par un tel déplacement de la suspension. Le joint comporte un capuchon protecteur 24 destiné à retenir le lubrifiant dans le joint et à chasser les saletés, et le capuchon doit pouvoir coopérer de façon étanche pendant les déplacements du joint correspon- dant à une articulation et au plongement, pendant une longue durée d'utilisation. L'organe externe du joint a un élément 26 qui s'ajuste sur une surface circonférentielle externe axiale 25 de l'organe externe du joint. La surface peut être un cylindre, c'est-à-dire qu'elle peut avoir une section circulaire, ou elle peut avoir une autre forme, par exemple celle d'une feuille de trèfle en coupe. L'organe 26 a une partie interne 28 qui coopère avec la surface 25 et une partie externe 29, une fente cylindri- que 30 disposée parallèlement à l'axe de l'organe externe étant délimitée entre les deux parties. Le capuchon comporte en outre une partie 27 qui comporte une portion 31 d'extrémité de forme générale cylindrique, logée dans la fente 30 de l'organe 26 afin qu'elle puisse coulisser tout en coopérant de manière étanche. La portion de l'extrémité opposée de la partie 27 du capuchon comporte un dispositif sous forme d'une partie supplémentaire 32 qui en dépasse et qui complète la fermeture étanche du joint. Dans ce mode de réalisation, la partie 27 délimite une fente 33 de configuration partiel- lement sphérique, dans laquelle se loge une partie partiel- lement sphérique correspondante 34 de la partie complémen- taire 32 du capuchon. Les parties 27 et 32 peuvent ainsi présenter une articulation l'une par rapport à l'autre. La partie 32 a une partie 35 de forme générale cylindrique qui entoure une partie de l'arbre 14, une nervure circonfé- rentielle 37 formée sur l'arbre se logeant dans une cavité 36 de la partie cylindrique 35 afin que la coopération soit ferme et réalisée par enclenchement élastique. Les parties 26, 27 et 32 sont fabriquées en matériaux semi-rigides, de préférence non-élastomères. Les matériaux à base de "Nylon" (polyamide) imprégnés de fibres de verre, ayant une bonne résistance à la rupture, aux températures faibles et élevées et à l'action des graisses lubrifiantes logées à l'intérieur, conviennent à cet effet. Il faut noter que la force centrifuge qui agit sur le lubrifiant contenu dans le capuchon assure la disposition du lubrifiant dans les régions des parties 26, 27, 32 qui présentent un coulissement relatif afin que la lubrifica- tion soit convenable. D'autres avantages du capuchon pro- tecteur selon l'invention sont un volume interne relati- vement faible par rapport à celui d'un capuchon plissé ou ondulé, si bien que la quantité de lubrifiant nécessaire est réduite, et la construction en éléments semi-rigides facilite en outre la manutention pendant le montage. Le capuchon peut être monté sur les différentes parties du joint sans utilisation de bandes de serrage ou d'autres dispositifs de retenue utilisés habituellement avec les capuchons souples, si -bien que le coût peut encore être réduit. Le capuchon protecteur selon l'invention n'a pas obligatoirement un organe 26, la partie 27 pouvant coopérer directement avec la surface externe 25 de l'organe externe du joint. De préférence, la surface 25 est cylindrique dans ce cas si bien que la partie de capuchon ne subit pas de déformation sous l'action des contraintes de tension ou de cerclage qui sont créées lors de la formation d'une bonne coopération étanche par rapport à la surface externe de l'organe externe du joint. On se réfère maintenant à la figure 2 des dessins qui représente un joint homocinétique 111 de type plongeant analogue à celui de la figure 1. Le capuchon protecteur 124 a une configuration différente. L'organe externe 123 du joint a une surface externe 125 et un flasque 113 de montage. Un élément 126 s'ajuste sur la surface 125 qui est cylindrique ou à une configuration de section non circulaire comme décrit en référence au joint de la figure 1. L'élément 126 a des parties interne et externe 128, 129 qui délimitent une fente cylindrique axiale 130 entre elles. Une partie de capuchon ayant une portion cylindrique 131 se loge dans la fente et assure un raccordement étanche, et elle peut coulisser axialement dans la fente. La partie 127 du capuchon a, à l'extrémité 138 opposée à la portion 131, une portion 132 qui délimite une fente radiale 133 dans laquelle se loge une partie supplé- mentaire 134 qui peut y coulisser radialement. La partie supplémentaire 134 a un cordon annulaire interne 137 qui coopère avec l'arbre 144 et assure l'étanchéité complète du capuchon, une composition molle d'étanchéité pouvant être utilisée sous forme du cordon annulaire. Ainsi, le capuchon 124 permet l'articulation du joint par déplacement de la partie 134 du capuchon dans la fente 133 et le plongement du joint par coulissement axial de la portion 131 de la partie 137 dans la fente 130. Comme dans le mode de réalisation de la figure 1, les dif- férents éléments 126, 127, 132 sont formés de matériaux semi-rigides, par exemple à base d'un polyamide imprégné de verre, afin que les avantages obtenus soient les mêmes que dans le mode de réalisation de la figure 1. Bien qu'on ait décrit l'invention en référence à un joint homocinétique de type plongeant destiné à une automobile à traction avant, il faut noter qu'elle s'ap- plique de façon générale aux joints mécaniques plongeants, lorsque ceux-ci imposent des conditions analogues ou sem- blables. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Capuchon de protection étanche d'un joint méca- nique destiné à transmettre un couple et du type plongeant, le joint comprenant un organe interne (20), un organe externe (23) formant une surface circonférentielle externe disposée suivant l'axe de l'organe, et un dispositif (16) destiné à transmettre un couple entre les organes du joint tout en permettant leur déplacement axial relatif, ledit capuchon protecteur étant caractérisé en ce qu'il comprend: une partie (27) formée d'un matériau qui n'est pratiquement pas souple et qui a une portion (31) d'extré- mité destinée à entourer la surface de l'organe externe du joint afin qu'elle coopère de manière étanche avec elle tout en permettant un coulissement axial, et un dispositif (32) dépassant de l'autre extrémité de la partie de capuchon et destiné à former un joint étanche avec l'organe interne du joint. 2. Capuchon selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un élément (26) destiné à s'ajuster sur ladite surface de l'organe externe (23) du joint et à former une fente circonférentielle axiale dans laquelle ladite partie de capuchon pénètre en coulis- sant de manière étanche, si bien que la coopération de la partie de capuchon avec la surface de l'organe du joint est assurée par l'intermédiaire de cet élément. 3. Capuchon selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la surface circonférentielle a une section circulaire. 4. Capuchon selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le dispositif dépassant de la partie de capuchon comporte une partie supplémentaire (32) de capuchon coopérant de façon étanche avec la première partie de capuchon (27) et destinée à se déplacer par rapport à elle afin que l'articulation du joint soit permise. 5. Capuchon selon la revendication 4, caractérisé en ce que la première partie (27) a une fente (33) de configuration non cylindrique, et la partie supplémentaire (32) de capuchon a une portion qui coopère avec la fente par coulissement et de manière étanche. 6. Capuchon selon la revendication 5, caractérisé en ce que la fente (33) a une forme partiellement sphérique. 7. Capuchon selon la revendication 5, caractérisé en ce que la fente (133) est disposée radialement par rapport à la première partie de capuchon. 8. Joint universel de type plongeant, du type qui comprend un organe interne (20), un organe externe (23) ayant une surface circonférentielle externe disposée sui- vant l'axe de l'organe, et un dispositif (16) destiné à transmettre un couple entre lesdits organes du joint tout en permettant leur articulation relative et leur déplacement axial relatif, caractérisé en ce qu'il comporte un capuchon protecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, la première partie (27) du capuchon coopérant avec la surface de l'organe externe (23) du joint, le dispositif (32) formant un joint étanche avec l'organe interne du joint. 9. Joint selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif (32) coopère avec un élément (14) d'arbre dépassant de l'organe interne (20) du joint. 10. Joint selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce qu'il est de type homocinétique. 11. Joint selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il est destiné à être incorporé à un train moteur d'un véhicule automobile à traction avant. 12. Joint selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il permet, lors de l'utilisation, une articulation sur 20 environ par rapport à la position d'alignement.