Brevet FR2611379A1 — publié le 19880902

JOINT DE CARDAN La présente invention porte sur un joint de cardan destiné à être utilisé dans un système de transmis- sion de force motrice d'un véhicule ou analogue. On connait un exemple de ce type de joint de cardan composé d'un corps de joint doté d'une bague interne disposée à une extrémité d'un premier arbre et d'une bague externe disposee à une extrémité d'un deuxième arbre, et d'une gaine souple réalisée dans une matière de grande élasticité, telle que du caoutchouc ou de la résine, et fixée à ses extrémités opposées sur la bague externe et le premier arbre. Dans ce joint de cardan, de la graisse pour lubrifier le corps de joint est renfermée à l'intérieur de la gaine souple et un espace étanche saturé d'air est constitué dans cette gaine souple. La gaine souple retient la graisse de manière étanche et agit pour éviter toute entrée de poussière ou d'eau de l'extérieur dans l'espace étanche. Le caoutchouc ou la résine qui constitue la gaine souple ci-dessus sont des matières premières ayant une propriété de permeabilité aux gaz, et le taux de péné- tration de gaz à travers une telle matière augmente en réaction à toute augmentation de différence de pression entre les surfaces intérieure et extérieure du matériau et à toute augmentation de température. Ainsi, dans le type de joint de cardan classique décrit ci-dessus doté d'un espace étanche saturé d'air, quand la pression interne dans l'espace augmente par suite d'un changement de tempé- rature du joint qui se produit quand le joint est en mouve- ment ou par suite d'une augmentation de température ambiante, de l'air de l'espace étanche s'échappe à l'extérieur en diffusant à travers la gaine souple. Lorsque la température du joint diminue après l'arrêt du mouvement du joint, un phénomène se produit par lequel de l'air extérieur entre dans l'espace étanche en s'infiltrant à travers la gaine souple. Comme décrit ci-dessus, le taux de pénétration iO de gaz augmente en réaction à toute augmentation de tempé- rature, et le taux de pénétration que présente le gaz lorsque la température du joint est basse et pendant que ce dernier est dans un état stationnaire est beaucoup plus petit que celui qui a lieu lorsque la température du joint est élevee pendant que ce dernier est en mouvement. Par conséquent, il faut beaucoup plus de temps à un certain volume d'air pour entrer dans l'espace étanche par rapport au temps pris par la même quantité d'air pour s'échapper de l'espace étanche. En conséquence, lorsque les opérations d'arrêt et de mouvement du joint de cardan sont répétées, la pres- sion interne de l'espace étanche diminue progressivement, et la partie en soufflet de la gaine souple se déforme de façon correspondante vers l'intérieur dans une direction radiale. Si les opérations de mouvement et d'arrêt du joint de cardan sont de plus répétées alors que la gaine souple est en train de se déformer de cette manière, l'extrémité intérieure de la partie déformée vers l'intérieur risque d'être pincée dans le corps de joint et d'être de ce fait endommagée. Dans le joint de cardan classique dont l'espace étanche est saturé d'air, la détérioration de la graisse, enfermée dans l'espace étanche, par suite d'une réaction chimique entre la graisse et l'oxygène de l'air, soulève un problème s'ajoutant au problème que pose le fait que le degré de la déformation, de la gaine comme décrite ci- dessus, augmente d'autant plus que la pression négative dans l'espace étanche diminue à cause de la réduction du volume d'air occasionnée par la réaction ci-dessus et par l'absorption d'oxygène par le matériau qui constitue la gaine souple. Un but de la présente invention est de fournir un joint de cardan exempt des problèmes, décrits ci-dessus, du joint de cardan classique. A cette fin, la présente invention tient compte du fait que le taux de pénétration du gaz à travers une matière telle que du caoutchouc ou de la résine, le taux d'absorption de gaz par cette matière, et la réactivité entre le gaz et la graisse varient selon le type de gaz utilisé, et fournit un joint de cardan du type décrit ci- dessus doté d'un espace étanche saturé d'azote qui ne s'infiltre pas facilement à travers la gaine souple, ne présente pas une tendance à être absorbé par le matériau dont est faite cette gaine souple et ne réagit pas chimi- quement avec la graisse. Dans le joint de cardan selon la présente inven- tion, le volume d'azote qui s'échappe de l'espace étanche vers l'extérieur en diffusant à travers la gaine alors que le joint est mis en mouvement et à l'arrêt de façon répétée et le volume d'azote absorbé par la matière consti- tuant la gaine souple sont extrêmement faibles et, ainsi, le taux auquel se produit une déformation de la gaine souple, vers l'intérieur, à cause d'une diminution de la pression interne dans l'espace étanche est limité. Si on utilise du chloroprène comme matière pour constituer la gaine souple, le taux auquel l'azote diffuse à travers cette matière est d'environ 1/3 de celui de l'oxygène sous des conditions de pression constante et de température constante et le taux auquel l'air diffuse à travers la même matière est de 7/15 de celui de l'oxygène. Donc, le taux d'azote s'échappant de l'espace étanche vers l'extérieur est extrê- mement faible par rapport à celui de l'air, et il n'y a aucune possibilité que la pression interne de l'espace étanche soit fortement réduite. Il n'y a aussi aucune possi- bilité de détérioration de la graisse par réaction chimique avec de l'azote. On va maintenant décrire la présente invention en se référant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe d'un joint de cardan qui représente un mode de réalisation de la pré- sente invention; la figure 2 est une vue en coupe du joint de cardan montré en figure 1 qui illustre l'état de ce dernier lorsque les premier et deuxième arbres sont déplacés de façon à former un angle prédéterminé entre eux; la figure 3 est une illustration d'un procédé d'injection d'azote et de graisse dans l'espace étanche du joint de cardan montré en figure 1; et la figure 4 est un graphe qui compare la présente invention et la technique antérieure en ce qui concerne la relation entre la pression interne de l'espace étanche et la durée de conservation en magasin lorsque le joint de cardan est maintenu dans des conditions de haute tempé- rature. Les figures 1 et 2 montrent un joint de cardan qui représente un mode de réalisation de la présente inven- tion et qui comprend un corps de joint 5 doté d'une bague interne 2 disposée à une extrémité d'un premier arbre 1 et d'une bague externe 4 disposée à une extrémité d'un deuxième arbre 3, et une gaine souple 6 dont les extrémités opposées, entre lesquelles est constituée la partie en soufflet 6a, sont respectivement fixées à la bague externe 4 et au premier arbre 1. A l'intérieur de la gaine souple 6 est constitué un espace étanche 7 qui renferme de la graisse qui sert à lubrifier le corps de joint 5 et qui est saturé d'azote. Les figures 1 et 2 montrent aussi des billes de transmission de couple 8 disposées entre la bague interne 2 et la bague externe 4, et des bandes ou colliers de fixation annulaires 9 et 9'. Dans la construction du joint de cardan illustré, l'espace étanche 7 est saturé d'azote comme mentionné ci- dessus. Donc, même si les opérations de mouvement et d'arrêt du joint de cardan sont répétées et si, de ce fait, la température du joint augmente et décroit de façon répétée, le taux d'azote libéré de l'espace étanche 7 par diffusion à travers la gaine souple 6 comme indiqué par la flèche a dans la figure 1 est très faible, et le taux d'azote absorbé par la matière du recouvrement est aussi très faible. Il n'y a donc aucune possibilité que la pression interne de l'espace étanche 7 soit fortement réduite et aucune possibilité que la partie en soufflet 6a de la gaine souple 6 s'affaisse dans la direction radiale comme indiqué par la ligne en pointillé 6a' de la figure 1. Il est donc possible d'éviter toute détérioration de la gaine souple provoquée par l'affaissement de la partie en soufflet. C'est-à-dire que, si la gaine souple se déforme comme indiqué par la ligne en pointillé 6a', l'extrémité interne radiale d'une partie déformée de la gaine souple risque d'être pincée ou mordue dans le corps de joint 5 entre le-premier arbre 1 et le corps de joint 5 quand, comme montré en figure 2, le premier arbre i du joint de cardan est déplacé dans une position dans laquelle il forme un angle prédéter- miné entre lui-même et le deuxième arbre 3, ce qui entraîne une détérioration de la gaine. Toutefois, le joint souple constituant la présente invention comme illustré est exempt de toute détérioration de cette sorte. L'opération d'injection d'azote et de graisse dans l'espace étanche 7 est effectuée, par exemple, comme montré en figure 3. C'est-à-dire que, dans cet exemple, on dispose le joint de cardan de telle manière que l'extré- mité de grand diamètre de la gaine souple 6 soit située en dessous de l'extrémité de petit diamètre. Puis, on insère une buse d'injection d'azote 10 et une buse d'injec- tion de graisse 11 dans l'espace étanche 7 à partir de l'extrémité de petit diamètre jusqu'à ce que les extrémités inférieures de ces buses atteignent des positions situées au voisinage du corps de joint 5. Dans cet état, on injecte de l'azote dans l'espace étanche 7 par la buse d'injection d'azote 10, et on injecte ensuite de la graisse par la buse d'injection de graisse 11. Si on injecte ces substances de cette manière, l'air qui se trouvait dans l'espace étanche 7 avant que l'opération d'injection soit effectuée est expulsé vers le haut pendant l'injection d'azote et expulsé vers l'extérieur, puisque le poids spécifique de l'air est plus petit que celui de l'azote. Quand la graisse est ensuite injectée, un certain volume de gaz existant dans une partie supérieure de l'espace étanche 7 est aussi expulsé et, donc, presque tout l'air se trouvant dans l'espace étanche est remplacé par de l'azote au moment o se termine l'opération d'injection. Après l'achèvement de cette opération d'injection, on enlève les buses 10 et 11 et on serre la bague de fixation 9'. La figure 4 est un graphe montrant la relation entre la variation de la pression interne de l'espace étanche 7 et la durée de conservation en magasin quand le joint de cardan est maintenu dans une atmosphère à haute température. Ce graphe a été obtenu sur la base d'essais effectués par le présent inventeur. Dans l'essai, le joint de cardan était maintenu dans un four thermostati- que à 100 C, et on a obtenu la relation entre l'écoulement du temps, à savoir la durée de conservation en magasin (en heures) et la pression interne (en mm de Hg) de l'espace étanche. Dans ce graphe, la courbe A représente le résultat obtenu en testant le joint de cardan selon la présente invention dans lequel l'espace étanche est saturé d'azote, et la courbe B représente le résultat obtenu en testant un joint de cardan classique dans lequel l'espace étanche est saturé d'air. Comme on peut le comprendre des résultats montrés en figure 4, dans le joint de cardan selon la pré- sente invention le taux de diminution de la pression interne n'est pas grand, et la pression interne ne descend pas en dessous de la pression atmosphérique. Par contre, la pression interne de l'espace étanche dans le joint de cardan classique diminue rapidement, devient égale à la pression atmosphérique après 65 heures et puis devient négative, la valeur négative de pression augmentant avec l'écoulement du temps. Fondamentalement, il n'est pas possible que la pression interne diminue jusqu'à une zone de pression négative, c'est-à-dire en dessous de la pression atmosphé- rique, mais on pense que, dans le joint de cardan classique, de l'oxygène de l'air réagit avec la graisse et est consi- dérablement absorbé par la matière dont est faite la gaine souple de sorte que le taux d'oxygène dans l'espace étanche est réduit, produisant de ce fait une pression négative qui augmente progressivement. Comme il est clair d'après la description ci- dessus, le joint souple selon la présente invention est exempt du risque d'endommagement de la gaine souple résultant de la déformation vers l'intérieur de cette dernière dans une direction radiale lorsque la pression interne de l'espace étanche s'affaiblit sérieusement et ce joint est aussi avantageux par le fait que la graisse qui s'y trouve n'a pas tendance à se détériorer. REVENDICATION 1. Joint de cardan comprenant un corps de joint (5) doté d'une bague intérieure (2) disposée à une extrémité d'un premier arbre (1), et d'une bague extérieure (4) dis- posée à une extrémité d'un deuxième arbre (3), d'une gaine souple (6) fixée à ses extrémités opposées sur ladite bague extérieure et ledit premier arbre, et d'un espace étanche (7) renfermant de la graisse pour lubrifier ledit corps de joint et formé à l'intérieur de ladite gaine flexible, ledit espace étanche étant saturé d'azote.