Brevet FR2593875A1 — publié le 19870807

L'invention concerne un soufflet, en particulier en matière plastique moulée par transfert ou par injection, pour recouvrir et étancher l'espace libre entre.L'élément menant et l'élément mené d'un joint d'articulation homocinétique ou d'un joint analogue dans lequel le couple est transmis par des éléments roulants qui sont amenés avec la cage qui les contient au demi- angle de flexion du joint, le soufflet étant fixé d'un côté à l'élément menant et de l'autre côté à l'élément mené du joint, à l'aide de moyens de fixation ou de maintien à symétrie de révo- lution qui entourent le soufflet. Le document DE-OS 23 34 480 décrit déjà un joint universel sur lequel l'espace libre entre l'élément menant et l'élément mené du joint est recouvert par un soufflet. Le soufflet selon cette proposition est d'exécution relativement coûteuse. Il comprend deux plis disposés l'un audessus de l'autre en direction radiale et possédant des longueurs différentes en direction axiale, avec des rayons de raccordement relativement grands. Au point de transition de l'un à l'autre pli du soufflet, cette exécution nécessite la prévision d'une saillie intérieure étagée, de forme annulaire, par laquelle le soufflet s'appuie dans un évidement de forme complémentaire de la cage recevant et guidant les billes du joint. Le montage d'un tel soufflet est également rela- tivement onéreux, dans la mesure o, d'une part, une fixation par collier de serrage doit être effectuée sur l'élément intérieur du joint et, d'autre part, la saillie annulaire doit être introduite dans l'évidement de la cage, et o, enfin, un manchon de tôle - de forme annulaire ou à symétrie de révolution et de longueur relativement importante - doit être glissé sur le côté extérieur du soufflet, manchon dont l'extrémité dirigée vers l'élément extérieur du joint est pourvue d'un bourrelet annulaire ou d'une conformation semblable, qu'il faut introduire, en vue du maintien en place, dans une gorge annulaire, un évidement ou une réception semblable prévu spécialement dans la surface externe de l'élément extérieur du joint. Sous réserve de son coût de fabrication et de montage, le soufflet selon le document DE-OS 23 34 480 précité répond aux prévisions, d'autant qu'il est réalisé de caoutchouc ou d'un matériau souple semblable et que, par suite de sa défor- mabilité, il est en mesure de s'adapter aux mouvementsangulaires et aux déplacements axiaux de l'arbre par rapport à l'élément extérieur du joint. Néanmoins, il ne répond aucunement aux exi- gences actuelles sévères, tant en ce qui concerne les coûts impliqués que du point de vue de sa configuration géométrique et du choix de son matériau constitutif. Par ailleurs, des limites sont imposées à la réalisation du soufflet selon le document précité, du fait que des pertes d'huile inacceptables - parce qu'elles réduisent la durée de vie du joint - sont à craindre, ou du fait que cette exécution du soufflet est tout au plus efficace en cas d'utilisa- tion de graisse ou lieu d'huile pour la lubrification. Compte tenu de cet état de la technique, l'inven- tion vise à créer un soufflet dont les plis ne présentent pas de contredépouilles, afin que le soufflet puisse être fabriqué d'un matériau d'élasticité relativement faible, par exemple par moulage par transfert ou par injection d'une matière plastique. L'invention vise également à résoudre le problème qui consiste à fixer le soufflet sur les éléments du joint sans utilisation de collier de serrage ou d'éléments semblables, en vue d'un montage mécanisé du soufflet. Un autre but de l'invention est d'éviter des opéra- tions particulières sur l'élément extérieur du joint, telles que la réalisation d'une gorge annulaire. La fixation du soufflet doit en même temps assurer un positionnement axial exact et les moyens nécessaires à cet effet doivent être conçus pour qu'ils puissent assurer en même temps l'une des fonctions d'un système antiblocage dont doit être équipé le véhicule recevant le soufflet. Selon l'invention, un soufflet comme défini au début est caractérisé en ce que ses plis sont essentiellement conformés en dents de scie et que le soufflet possède une extré- mité tubulaire retournée vers l'intérieur, en étant dirigée vers l'élément extérieur du joint, extrémité qui s'étend au moins à peu près parallèlement à l'axe du joint et s'applique de manière étanche contre l'arbre menant sur une distance définie, tandis que l'autre extrémité ou extrémité extérieure du soufflet présente un épaulement radial qui s'applique étanche contre une face frontale de conformation complémentaire de l'élément extérieur du joint, la partie axiale du soufflet faisant suite à cet épaulement radial étant appuyée étanche sur la surface périphérique de l'élément extérieur du joint et étant entourée et maintenue en place par un anneau relativement mince, à symétrie de révolution et uti- lisant son élasticité propre. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'extrémité tubulaire du soufflet, extrémité qui est retournée vers l'intérieur, est dépourvue de moyens de fixation particuliers et s'étend en longueur jusqu'à la limite axiale de l'élément intérieur du joint. Selon une variante, l'extrémité tubulaire est dépourvue de moyens de fixation particuliers et s'étend jusqu'à un point situé devant la limite axiale de l'élément intérieur du joint, l'intervalle ainsi formé pouvant être comblé par un manchon ou un élément semblable. Ce manchon peut être en carton, plastique ou un matériau analogue et est éventuellement fendu longitudinalement. Selon une autre caractéristique de l'invention, s'appliquant à la réalisation pratique de l'anneau servant à la fixation du soufflet sur l'élément extérieur du joint, cet anneau possède un diamètre intérieur plus petit que le diamètre de la partie de l'élément extérieur du joint sur laquelle est serré cet anneau, en vue de la fixation étanche à la fois de la partie axiale terminale et de la partie radiale voisine du soufflet à l'élément extérieur du joint. Un autre perfectionnement avantageux prévoit que le soufflet est pourvu d'évidements, alvéoles ou ouvertures sem- blables, qui sont répartis circonférentiellement et qui augmentent l'élasticité propre du soufflet, en particulier dans la partie par laquelle il est serré sur l'élément extérieur du joint. Enfin, le soufflet selon l'invention peut être complété et perfectionné en utilisant l'anneau en même temps comme anneau détecteur de rotation pour un système antiblocage des roues d'un véhicule, l'anneau étant pourvu, dans ce but, d'ouver- tures ou d'un profil extérieur denté. Arrivé à ce point, il parait utile d'expliquer d'abord plus en détail les défauts, inconvénients et limites des soufflets de type et de configuration géométrique conventionnels, afin de bien faire ressortir ensuite les avantages procurés par l'invention. Les creux des soufflets classiques présentent, en règle générale, un diamètre nettement plus petit que les sommets correspondants des plis. Cela signifie que le soufflet présente une contre-dépouille marquée. Comme on utilise habituellement des matériaux de grande élasticité pour de tels soufflets, par exemple du caoutchouc d'une dureté Shore déterminée, il est parfaitement possible de les démouler de moules composés d'une partie intérieure et d'une partie extérieure. Ceci permet de choisir des épaisseurs de paroi optimales pour le soufflet, comparativement à son contour extérieur. Cependant, les soufflets ainsi fabriqués sont très sen- sibles à l'endommagement, par exemple par des projections de pierres. Il s'y ajoute que de tels soufflets présentent une mauvaise stabi- lité en rotation. Lorsque, à la place de matériaux de haute élasti- cité, on emploie des matériaux durs et non élastiques, la fabrica- tion du soufflet n'est possible que par un procédé dit de soufflage, ce qui implique de nouveau un moule extérieur divisible. En cas d'application d'un tel procédé, il n'est pas possible de fixer avec exactitude l'épaisseur de paroi du soufflet par rapport à sa forme externe. Les épaisseurs de paroi des sommets des plis sont alors, généralement, inférieures à celles des creux des plis. Ceci conduit à des tension accrues et à un comportement non équilibré en défor- mation. Les avantages procurés par la présente invention, comparativement à cet état de la technique, proviennent du fait que le soufflet, à plusieurs plis, ne présente pas de contre-dépouitlles. Le matériau utilisé pour un soufflet selon l'invention peut être une matière plastique d'élasticité relativement faible, par exemple une matière plastique comme celle connue sous la dénomination com- merciale "HYTREL". Cette matière se laisse façonner, sans diffi- cultés, par moulage par transfert ou par injection. Les épaisseurs de paroi de soufflets fabriqués d'une telle matière peuvent être choisies de manière que les contraintes et les déformations soient optimales; en appliquant un moulage par injection, indiqué à titre d'exemple, on peut travailler avec des moules en deux parties. Bien entendu, les avantages procurés par l'inven- tion ne se limitent pas à ceux mentionnés ci-dessus. Le fait de prolonger la partie intérieure du soufflet jusqu'à l'élément inté- rieur du joint s'avère être un avantage aussi important. En effet, on peut se dispenser ainsi complètement d'un collier de fixation ou d'un dispositif semblable, éventuellement en combinaison avec un bourrelet particulier sur le soufflet, pour fixer ce dernier sur l'arbre. De plus, la solution selon l'invention permet de garantir le positionnement axial exact du soufflet sur l'arbre. Selon une variante aussi avantageuse, la position en butée axiale de l'extrémité de petit diamètre du soufflet peut être garantie également en utilisant un manchon glissé sur l'arbre. De tels manchons, en carton ou plastique par exemple, peuvent être fendus afin que leur mise en place sur l'arbre soit facilitée. On obtient ainsi, indirectement, l'avantage supplémentaire d'une diminution de la quantité de matière plastique nécessaire pour le soufflet. Un autre avantage apporté par l'invention réside dans la nature de la fixation de l'extrémité de grand diamètre du soufflet sur l'élément extérieur - de forme cylindrique - du joint d'articulation. Cette fixation s'effectue au moyen d'un anneau de tôle de fabrication simple donc économique. La fixation axiale de cet anneau est obtenue au moyen de sa précontrainte radiale ou en utilisant l'élasticité propre de l'anneau, sur l'élément extérieur du joint, ou de l'anneau et du soufflet par rapport à cet élément extérieur. On peut obtenir un avantage supplémentaire, pour ce qui concerne la fixation axiale, dans le cadre de l'invention, en dotant l'anneau de tôle d'une surface radiale plane avec un diamètre inté- rieur qui est plus petit que le diamètre de la partie de l'élément du joint sur laquelle l'anneau est fixé par serrage. De plus, le soufflet peut être pourvu d'évidements, alvéoles ou ouvertures semblables afin d'obtenir une élasticité et une déformabilité plus grandes dans la zone de serrage. Dans l'ensemble, on obtient ainsi l'avantage d'une étanchéité totale du joint à l'égard de la sortie de lubrifiant, ce qui se traduit par une plus longue durée de vie du joint d'articulation. Il s'avère également avantageux d'utiliser l'anneau de tôle en même temps comme anneau détecteur de rotation dans un système antiblocage, en le dotant à cet effet d'ouvertures ou d'un profil extérieur denté. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de deux exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une coupe axiale partielle d'un joint d'articulation homocinétique muni d'un soufflet selon l'invention; la figure 2 est la coupe axiale de ce soufflet seul; - la figure 3 est une coupe axiale semblable à celle de la figure 1, mais montrant un soufflet avec une extré- mité intérieure raccourcie; et - la figure 4 est une coupe transversale partielle d'un soufflet comme celui représenté sur la figure 2. La figure I montre l'élément extérieur la d'un joint homocinétique 1 dont l'arbre menant est désigné par lb. Le soufflet 2, décrit plus en détail dans ce qui va suivre, est fixé d'un côté sur l'élément extérieur la et de l'autre côté sur l'arbre menant lb. Les plis du soufflet 2 sont essentiellement en dents de scie. De plus, ils sont exempts de contredépouilles. Le soufflet 2 est de préférence d'un matériau de faible élasticité, par exemple du matériau connu sous la dénomination commerciale "HYTREL". Une autre condition importante à laquelle Le matériau constitutif du soufflet doit satisfaire est son aptitude au façonnage par mou- lage par transfert ou par injection. Il devient ainsi possible d'employer des moules en deux parties. -Le soufflet 2 comporte une extrémité tubulaire intérieure 2a, dirigée vers l'élément extérieur la du joint, qui s'étend au moins à peu près parallèlement à l'axe lc du joint et s'applique de façon étanche contre l'arbre menant lb sur une distance "x" définie. Dans cet exemple, la distance "x", corres- pondant à la longueur de l'extrémité tubulaire 2a, s'étend jusqu'à la limite axiate de l'élément intérieur - non représenté en détail - du joint d'articulation. L'autre extrémité 2b du soufflet 2, possé- dant un plus grand diamètre, voir figure 2, présente un épaulement radial 2c qui s'applique de façon étanche contre une surface frontale ld de conformation complémentaire de l'élément extérieur la du joint. La partie axiale 2d du soufflet, laquelle se raccorde à l'épaulement radial 2c, est appuyée de façon étanche sur la surface périphérique le de l'élément extérieur la. L'extrémité extérieure 2b du soufflet 2, comprenant l'épaulement radial 2c et la partie axiale 2d, est entourée et maintenue en place par un anneau de tôle 3 relativement mince et à symétrie de révolution. Le diamètre intérieur 3a de cet anneau est un peu plus petit que le diamètre de la partie de l'élément extérieur la sur laquelle est serré l'anneau. Pour améliorer l'étanchéité des parties 2c et 2d du soufflet vis-à-vis de l'élément extérieur la du joint, le souf- flet 2 est pourvu, en particulier dans sa partie serrée sur l'élé- ment extérieur la du joint, d'évidements, alvéoles ou ouvertures semblables 2e (figure 4) qui sont uniformément répartis circon- férentiellement. L'anneau de t6le 3 sert en même temps d'anneau de détecteur de rotation pour un système antiblocage en soi connu. Dans ce but, l'anneau 3 est pourvu d'ouvertures 3b ou d'un profil extérieur denté (non représenté). La figure 3 montre un joint homocinétique qui correspond largement à celui de la figure 1 et dont les différentes parties portent par conséquent les mêmes références. La diffé- rence avec l'exemple de la figure 1 est que l'extrémité tubulaire intérieure 2a du soufflet 2 de la figure 3 est axialement plus courte que dans le mode de réalisation des figures 1 et 2. Pour compenser la réduction de longueur de l'extrémité tubulaire 2a et combler l'intervalle jusqu'à la limite axiale de l'élément intérieur du joint, l'exemple de la figure 3 utilise un manchon 4 en carton ou en plastique. Ce manchon peut être fendu longitudi- nalement (non représenté), ce qui rend l'assemblage du joint 1 plus facile et plus commode, du fait que le manchon peut être enfilé à l'état élargi sur l'arbre menant lb. Sous l'effet de l'élasticité du manchon 4, sa fente longitudinale se ferme d'elle- même après la mise en place sur l'arbre lb. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Soufflet, en particulier en matière plastique moulée par transfert ou par injection, pour recouvrir et étancher l'espace libre entre l'élément menant et l'élément mené d'un joint d'articulation homocinétique ou d'un joint analogue dans lequel le couple est transmis par des éléments roulants qui sont amenés avec la cage qui les contient au demi-angle de flexion du joint, le soufflet étant fixé d'un côté à l'élément menant et de l'autre côté à l'élément mené du joint, à l'aide de moyens de fixation ou de maintien à symétrie de révolution qui entourent le soufflet, caractérisé en ce que les plis du soufflet (2) sont essentiellement conformés en dents de scie et que le soufflet possède une extrémité tubulaire (2a) retournée vers l'intérieur et dirigée vers l'élément extérieur (la) du joint, extrémité qui s'étend au moins à peu près parallèlement à l'axe (lc) et s'applique de manière étanche contre l'arbre menant (lb) sur une distance "x" définie, tandis que l'autre extrémité ou extré- mité extérieure (2b) du soufflet présente un épaulement radial (2c) qui s'applique de manière étanche contre une face frontale (ld) de conformation complémentaire de l'élément extérieur (la) du joint, la partie axiale (2d) du soufflet (2) faisant suite à cet épaulement radial (2c) étant appuyée étanche sur la surface péri- phérique (le) de l'élément extérieur (la) du joint et étant entou- rée et maintenue en place par un anneau (3) relativement mince, à symétrie de révolution et utilisant son élasticité propre. 2. Soufflet selon la revendication 1, caractérisé en ce que son extrémité tubulaire (2a) est dépourvue de moyens de fixation particuliers et s'étend en longueur jusqu'à la limite axiale de l'élément intérieur du joint. 3. Soufflet selon la revendication 1, caractérisé en ce que son extrémité tubulaire (2a) est dépourvue de moyens de fixation particuliers et s'étend en longueur jusqu'à un point situé devant la limite axiale de l'élément intérieur du joint, l'intervalle ainsi formé pouvant être comblé par un manchon (4) ou un élément semblable. 4. Soufflet selon la revendication 3, caractérisé en ce que le manchon (4) est en carton, plastique ou un matériau ana- logue et est éventuellement fendu longitudinalement. 5. Soufflet selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'anneau (3) possède un diamètre intérieur (3a) plus petit que le diamètre de la partie de l'éLément extérieur (la) du joint sur laquelle est serré cet anneau, en vue de la fixation étanche à la fois de la partie axiale (2d) et de la partie radiale (2c) voisine du soufflet à l'élément extérieur (la) du joint. 6. Soufflet selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est pourvu d'évidements, d'alvéoles ou d'ouvertures (2e) semblables qui sont répartis circonférentielle- ment et qui augmentent l'élasticité propre du soufflet, en parti- culier dans la partie par laquelle il est serré sur l'élément extérieur (la) du joint. 7. Soufflet selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'anneau (3) sert en même temps d'anneau de détecteur de rotation pour un système antiblocage des roues d'un véhicule et est pourvu, dans ce but, d'ouvertures (3b) ou d'un profil extérieur denté.