Brevet FR2607894A1 — publié le 19880610

La présente invention concerne un soufflet en matière élastique pour des articulations d'entraînement pourvues d'un lubrifiant et ayantdegrandsanglesd' inclinaison pliage, qui peut être fixé au moyen de collerettes prévues à ses extrémités aussi bien sur un arbre d'entraînement que sur la périphérie extérieure d'une partie extérieure d'articulation et qui comporte des deux côtés d'une partie de soufflet rétrécie respectivement un pli extérieur, le pli extérieur situé du côté de l'articulation ayant le plus grand diamètre. Des soufflets pour des articulations d'entraîne- ment, qui sont utilisés par exemple pour l'entraînement de roues avant directrices de véhicules automobiles, sont pourvus de plusieurs plis afin de permettre de grands angles de pliage, ces plis étant placés directement à la suite les uns des autres. A partir du grand diamètre de pli de soufflet situé du côté de l'articulation, il se produit en direction du côté de l'arbre, d'un pli à un autre, une diminution aussi bien du diamètre extérieur de pli que de l'espacement radial de la base du pli par rapport à l'axe du soufflet (voir la demande de brevet allemand n 34 17 709). Malgré cette disposition étagée des plis du soufflet, on ne peut cependant pas éviter que, pour de grands angles de pliage d'arbres d'entraînement en rota- tion, des flancs adjacents de plis entrent en contact l'un avec l'autre ou bien se déplacent l'un sur l'autre par roulement sous pression. Il se produit alors, sous l'effet d'une déformation des flancs ayant à peu près la forme d'un S, simultanément un décalage relatif dans une direction périphérique de parties de surfaces des flancs s'appliquant l'une contre l'autre. Il résulte de ces mouvements relatifs se produi- sant à chaque tour de l'arbre un frottement mutuel des flancs des plis, ce qui conduit à une destruction prématurée de tels soufflets. L'invention a pour objet de perfectionner un soufflet ayant les particularités définies dans le premier paragraphe de telle sorte que, pour des dimensions de soufflet qui correspondent à peu près au dimensonnement spatial des soufflets connus, on évite, dans le cas d'un fort pliage de l'articulation, des influences auto- destructrices sur les plis du soufflet. Ce problème est résolu conformément à l'inven- tion en ce qu'il est prévu dans la partie de soufflet rétrécie,etàune certaine distance axiale des deux plis extérieurs, au moins un autre pli dont le diamètre est plus petit que celui du pli extérieur placé du côté de l'arbre. Pour un soufflet ayant la structure conforme à l'invention ainsi que la disposition relative des plis de soufflet qui est conforme à l'invention, il est créé par le pli du soufflet ayant le diamètre minimal d'une part entre le pli situé du côté de l'articulation et le pli situé du côté de l'arbre une zone de plus grande souplesse élastique et on obtient d'autre part, dans une zone du volume intermédiaire existant entre les plis précités, lors d'un pliage du soufflet, qu'également pour de grands angles de pliage entre les plis situés du côté de l'arti- culation et du côté de l'arbre, il subsiste dans la zone du pli ayant le diamètre minimal encore un volume libre radial assez grand de telle sorte que les plis du soufflet se rapprochant l'un de l'autre lors du pliage de l'arti- culation soient maintenus sans contact mutuel. En outre, à partir du pli du soufflet ayant le diamètre minimal, il en résulte une déformation du soufflet qui fait en sorte que des parties de paroi intérieures ou des bords périphériques intérieurs du soufflet ne touchent pas l'arbre d'entraînement lors du pliage du soufflet et ne puissent pas ainsi être endommagés. Selon d'autres particularités du soufflet conforme à l'invention, l'une au moins des caractéris- tiques suivantes peut être prévue: - le pli ayant le plus petit diamètre est situé sur un corps du soufflet approximativement dans une zone médiane entre les deux autres plis; - les épaisseurs de paroi du corps de soufflet et des plis de soufflet sont sensiblement égales; - le pli de soufflet ayant le plus petit diamètre est orienté radialement vers l'extérieur; le pli de soufflet ayant le plus petit diamètre est orienté radialement vers l'intérieur; - le pli intérieur de soufflet a une section droite en forme de U; - il est prévu, à la suite du pli adjacent du côté de l'arbre au pli de soufflet ayant le diamètre minimal, un autre pli dirigé radialement vers l'extérieur et ayant un diamètre égal ou légèrement inférieur au pli adjacent; - il existe entre les dimensions de parties du soufflet les proportions relatives approximatives suivantes: a) Rapport entre l'espacement des sommets des deux plis adjacents au pli intérieur et la largeur du pli intérieur de soufflet: compris entre 3,7 et 4,7: 1, de préférencede 4,25: 1, b) Rapport entre le diamètre extérieur du pli de soufflet placé du côté de l'articulation et le diamètre inté- rieur du pli intérieur de soufflet: compris entre 2,1 et 2,9: l,de préférence de 2,43:1, c) Rapport entre le diamètre intérieur du pli intérieur de soufflet et le diamètre extérieur du pli de soufflet qui lui est adjacent du côté de l'arbre: compris entre 1: 1,5 et 2,2, de préférence de 1:1,77, d) Rapport entre le diamètre extérieur du pli de soufflet placé du côté de l'articulation et la longueur du pli de soufflet: compris entre 1,4 et 2,0: 1, de préférence de 1,6:1, e) Rapport entre le diamètre extérieur du ou des plis situés du côté de l'arbre et l'espacement entre sommets des deux plis situés à l'extérieur: compris entre 1:1 et 1,5, de préférence de 1:1,17. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mis en évidence dans la suite de la des- cription, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un premier exemple de réalisation d'un soufflet conforme à l'invention, en position de repos, o le pli ayant le diamètre minimal constitue un pli intérieur, la figure 2 est une vue schématique montrant la déformation du soufflet de la figure 1, en relation avec un arbre d'en- tranemrent incliné d'environ 37', à une échelle modifiée par rapport à celle de la figure 1, la figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'un second exemple de réalisation d'un soufflet dans la position de repos, o le pli ayant le diamètre minimal constitue un pli extérieur, et la figure 4 met en évidence la déformation du soufflet de la figure 3, en relation avec un arbre d'entraînement incliné d'environ 45 . Le soufflet représenté sur la figure 1 se compose d'une matière élastomère, de préférence du caoutchouc. A ses extrémités frontales, il est pourvu respectivement d'une collerette 10, 12. La collerette 10 sert à la fixation étanche sur la périphérie extérieure d'une partie d'une articulation d'entraînement, qui n'a pas été repré- sentée pour simplifier le dessin, par exemple une articu- lation synchrone associée à un arbre d'une roue avant directrice d'un véhicule automobile, notamment une voiture de tourisme. La fixation de la collerette est assurée au moyen d'un collier en forme de bande qui peut être logé dans une rainure 14 ménagée sur la périphérie extérieure de la collerette. La collerette 12 sert à la fixation étanche sur l'arbre d'entraînement précité, auquel cas celui-ci est également pourvu d'une rainure périphérique 16 servant à recevoir un collier de fixation. Il est prévu à la suite de la collerette 10 un pli 18 du soufflet qui fait légèrement saillie radialement de sa périphérie et qui se prolonge, par son flanc de pli opposé à la collerette 10, en un corps cylindrique 22 du soufflet, dont le diamètre extérieur est bien plus petit que celui du pli 18. A la suite du corps de soufflet 22, il est prévu un flanc 24 d'un autre pli 26 situé du côté de l'arbre,et dont le diamètre extérieur est plus grand que celui du corps de soufflet 22, en étant cepen- dant bien plus petit que le diamètre extérieur du pli de soufflet 18 situé du côté de l'articulation. La collerette 12 pourrait être formée directement sur le flanc 28 du pli de soufflet 26 situé du côté de l'arbre. Avantageusement, il est cependant prévu à la suite de ce pli de soufflet 26 encore un autre pli d'extrémité 30,dont le diamètre extérieur pourrait correspondre à celui du pli 26; dans le cas considéré, on a cependant avantageusement choisi un diamètre légèrement inférieur. Le fond de pli 34, créé par les deux flancs adjacents 28, 32 de ces plis 26, 30 du soufflet, présente sur le côté intérieur un espacement radial a qui-est plus petit par rapport à l'axe de soufflet 36 que par rapport au corps de soufflet 22. Sur le flanc 38 du pli 30 qui est situé du côté de l'arbre,est formée la collerette 12 qui a un diamètre sensiblement plus petit que celui de la collerette 10. En conséquence, le flanc de pli 38 constitue simultanément une paroi frontale du soufflet,tandis que le flanc 17 du pli 18, rejoignant la collerette 10 du côté de l'articula- tion, a seulement une petite dimension radiale. Les flancs de plis 20, 24 dirigés l'un vers l'autre rejoignent avec des rayons relativement grands le corps de soufflet 22. Approximativement au milieu de l'intervalle(b) entre sommets des deux plis 18 et 26, il est prévu sur le corps de soufflet 22 un autre pli, à savoir dans l'exemple de réalisation considéré un pli 40, profilé radialement vers l'intérieur et ayant en section droite une forme de U, le diamètre intérieur de ce pli 40 étant par conséquent plus petit que le diamètre extérieur du pli 26,tandis qu'il est avantageusement espacé radia- lement de l'axe du soufflet 36 d'une distance correspon- dant approximativement à sa distance d'espacement par rapport à la paroi intérieure du fond de plis 34. La largeur c du pli intérieur 40, formant une rainure périphérique 42 sur la périphérie extérieure du corps de soufflet 22, est proportionnée par rapport à la longueur du corps de soufflet 22 de telle sorte que, lors d'un pliage du soufflet, le corps 22 de ce dernier prenne dans sa zone médiane une conformation particulière- ment élastique ou déformable dont l'importance sera encore précisée dans la suite. Comme le montre la figure 1, le soufflet a, pour l'essentiel,une épaisseur de paroi constante dans la zone située entre ses plis d'extrémités 18 et 30. Les flancs 17 et 38 des plis 18, 30 sont par contre légèrement surépaissis en direction de la collerette correspondante , 12. Grâce au pli 30 qui est disposé après le pli 26, on obtient, lors d'un pliage du soufflet en rotation, que le flanc 28 du pli 26 soit sensiblement soulagé par la déformation alternative ( en forme de S) qui est produite par l'angle de pliage de l'arbre d'entraînement. Un soufflet servant à assurer l'étanchéité du vdume intérieur d'une articulation synchrone remplie de lubrifiant par rapport à l'arbre d'entraînement relié à celle-ci possède, pour une articulation de ce genre et en vue d'obtenir un volume intermédiaire subsistant entre les plis 18 et 26 qui sont adjacents au pli intérieur 40 du soufflet et pour un angle maximal de pliage d'environ 370 de l'articulation synchrone, les dimensions approxima- tives ci-après, pour autant que le diamètre extérieur de la collerette 10 destinée à être fixée sur la partie exté- rieure d'articulation soit d'environ 95 mm, que le diamètre extérieur de la partie de l'arbre d'entraînement recevant la collerette 12 soit d'environ 20 mmet que l'épaisseur de paroi des collerettes 10, 12 s'élève appro- ximativement à 3 mm. 1. Espacement(b)entre les sommets des deux plis 18, 26, adjacents au pli de soufflet 40 dirigé radialement vers l'intérieur, compris entre 48 et 58 mm, et de préférence égal à 50 mnm. 2. Largeur(c)du pli de soufflet 40 comprise entre 10 et mm, et de préférence égal à 12 mm. 3. Diamètre extérieur du pli de soufflet 18 situé du côté de l'articulation compris entre 100 et 120 mm, et de préférence égal à 106 mm. 4. Diamètre extérieur du pli de soufflet 26 compris entre 71 et 89 mm, et de préférence égal à 79 mm. 5. Diamètre intérieur du pli de soufflet 40 compris entre 40 et 50 mm, et de préférence égal à 44 mm. 6. Diamètre extérieur du pli de soufflet 30 compris entre et 80 mm, et de préférence égal à 74 mm. 7. Espacement radial du fond de plis existant entre les plis 26, 30 du soufflet,par rapport à l'axe de soufflet 36: compris entre 20 et 25m et de préférence égalà22,5nm. 8. Diamètre intérieur du corps de soufflet 22 compris entre 50 et 60 mm, de préférence de 54 mm. 9. Angles formés entre des flancs de plis et un plan orienté perpendiculairement à l'axe de soufflet 36 définis conmme suit: Angle adu flanc de pli 20 compris entre 20" et 25 , et de préférence égal à 22 Angle du flanc de pli 24 inférieur ou égal à 20 Angle ydu flanc de pli 32 inférieur ou égal à 20 Angle du flanc de pli 38 inférieur ou égal à 10 10. Espacement(d)entre les sommets des deux plis 26, 30 du soufflet: compris entre 10 et 15 mm, et de préférence égal à 12,5 unm. 11. Espacement(e)entre les sommets des deux plis 18 et 30 du soufflet compris entre 60 et 70 mm, et de préfé- rence égal à 65 mTm. 12. Rayon extérieur de transition entre le flanc de pli 20 et le corps de soufflet 22 compris entre 5 et 15 mm, et de préférence égal à 10,5 mm. 13. Rayon extérieur de transition entre le flanc de pli 24 et le corps de soufflet 22 inférieur ouégal à10 mm. Un soufflet conforme à la figure l1et ayant les dimensions précitées prend la forme indiquée sur la figure 2 pour un angle maximal d'inclinaison d'environ 37 . Sur cette figure on a indiqué par des lignes en trait mixte l'arbre d'entraînement de l'articulation synchrone désigné par 44 et son point d'articulation a été désigné par 46. Le soufflet est désigné dans son ensemble par 50, il est représenté en tirets dans sa position de repos (angle d'inclinaison 0 ),tandis qu'il est représenté par une ligne en trait continu dans sa position d'inclinaison maximale. On peut voir que les flancs 20, 24 des plis 18, 26 restent sans contact l'un avec l'autre dans ce cas,et que ni le pli intérieur 40 du soufflet, se déformant en correspondance, ni le fond de pli 34, n'entrent en contact avec l'arbre d'entraînement 44. Une variante de réalisation du soufflet 50 décrit ci-dessus pourrait en outre consister à pourvoir le corps de soufflet 22 de deux plis intérieurs 40,espacés l'un de l'autre d'une distance correspondante. La figure 3 représente un second exemple de réalisation d'un soufflet 52, dont la différence de construction par rapport à celui de la figure 1 consiste en ce qu'il est prévu sur le corps de soufflet 22, à la place d'un pli orienté radialement vers l'intérieur, un pli 54 orienté radialement vers l'extérieur. Le diamètre extérieur de ce pli 54 est alors choisi suffisamment petit ou bien bien plus petit que le diamètre extérieur du pli 26, pour que, dans le cas d'un angle d'inclinaison maximal de 45 par exemple (voir figure 4) , il ne puisse se produire également aucun contact entre les flancs de plis 20,24, ni entre le soufflet et l'arbre d'entraînement 44. Egalement dans ce cas, on peut envisager une variante de réalisation se présentant sous une forme dans laquelle, à la place d'un seul pli 54, le corps de soufflet 22 est pourvu de deux plis,espacés latéralement l'un de l'autre et ayant un diamètre extérieur correspon- dant approximativement au diamètre extérieur du pli de soufflet 54. REVENDICATIONS 1. Soufflet en matière élastique pour des articula- tions d'entraînement pourvues d'un lubrifiant et ayant de grands angles de pliage, qui peut être fixé au moyen de collerettes prévues à ses extrémités aussi bien sur un arbre d'entraînement que sur la périphérie extérieure d'une partie extérieure d'articulation et qui comporte des deux côtés d'une partie de soufflet rétrécie respective- ment un pli extérieur, le pli extérieur situé du côté de l'articulation ayant le plus grand diamètre, caractérisé en ce qu'il est prévu dans la partie de soufflet rétrécie (22),etàune certaine distance axiale des deux plis exté- rieurs (18; 26), au moins un autre pli (40) dont le diamètre est plus petit que celui du pli extérieur (26) placé du côté de l'arbre. 2. Soufflet selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pli (40) ayant le plus petit diamètre est situé sur un corps (22) du soufflet approximativement dans une zone médiane entre les deux autres plis (18, 26). 3. Soufflet selon la revendication 2, caractérisé en ce que les épaisseurs de paroi du corps de soufflet (22) et des plis de soufflet (18, 26, 40) sont sensible- ment égales. 4. Soufflet selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le pli de soufflet (54) ayant le plus petit diamètre est orienté radialement vers l'extérieur. 5. Soufflet selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le pli de soufflet (40) ayant le plus petit diamètre est orienté radialement vers l'intérieur. 6. Soufflet selon la revendication 5, caractérisé en ce que le pli intérieur de soufflet (40) a une section droite en forme de U. 7. Soufflet selon une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est prévu, à la suite du pli (26), adjacent du côté de l'arbre au pli de soufflet (40 ou 54) ayant le diamètre minimal, un autre pli (30) dirigé radialement vers l'extérieur et ayant un diamètre égal ou légèrement inférieur au pli adjacent (26). 8. Soufflet selon une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé par les proportions relatives approxi- matives suivantes entre les dimensions de parties du soufflet: a)le rauportentre l'espacement (b) des sommets des deux plis (18, 26) adjacents au pli intérieur (40) et la largeur (c) du pli intérieur de soufflet (40) est compris entre 3,7 et 4,7:1,et de préférence égal à 4,25;1, b)le rapDortentre le diamètre extérieur du pli de soufflet (18) placé du côté de l'articulathn et le diamètre intérieur du pli intérieur de soufflet (40) est compris entre 2,1 et 2,9:1, et depréférence égal à 2,43:1, c)le rap-3ortentre le diamètre intérieur du pli intérieur de soufflet (40) et le diamètre extérieur du pli de soufflet (26) qui lui est adjacent du côté de l'arbre est compris entre 1: 1,5 et 2,2, et depréférenceégal à 1:1,77, d)le rapportentre le diamètre extérieur du pli de soufflet (18) placé du côté de l'articulation et la longueur e du pli de soufflet est compris entre 1,4 et 2,0:1, etde préférenceégal à 1,6:1, e)le rapportentre le diamètre extérieur du ou des plis (26 ou 26, 30) situés du côté de l'arbre et l'espace- ment (e) entre sommets des deux plis (18, 30) situés à l'extérieur est compris entre 1: 1 et 1,5, etde préférence égal à 1:1,17.