Brevet FR2668225A1 — publié le 19920424

Linvention concerne un soufflet à plis ou à membrane à pli de retroussement dite membrane roulante, pour un joint articulé homocinétique constitué par une partie extérieure et par une partie intérieure, laquelle est solidaire d'un arbre tournant et est fermée avec étanchéité à l'égard de l'extérieur au moyen dudit soufflet à plis ou à membrane roulante, en formant une chambre de joint articulé, des moyens d'équilibrage de pression étant prévus entre cette chambre et l'atmosphère environnante L'invention concerne également un joint homocinétique équipé d'un tel soufflet. Les joints d'articulation homocinétiques (brièvement "joints homocinétiques") servent à la transmission du couple de rotation dans les arbres de transmission de véhicules automobiles, dans les bateaux à moteur et machines de travail ou d'usinage, et sont munis d'une charge de graisse prévue pour toute leur durée de vie A l'égard de l'extérieur, ces joints sont fermés de manière étanche par un soufflet à plis ou à membrane dotée d'un pli de retroussement, dite "membrane roulante", un tel soufflet ayant pour but d'éviter la perte de lubrifiant et la possibilité d'entrée de particules étrangères, telles que poussière ou eau, dans la chambre du Joint. La chaleur de frottement développée pendant le fonctionnement a pour effet que la température du joint augmente Il en résulte un accroissement de la pression dans le joint enfermé par le soufflet du type à plis ou à membrane roulante Cet accroissement de pression conduit à une déformation du soufflet et par conséquent, dans des cas extrêmes, à une destruction de ce soufflet Pour éviter cela, il faut une égalisation parfaite de la pression à la pression de l'atmosphère environnante Cet équilibrage de pression s'effectue habituellement par un canal s'étendant axialement, constamment ouvert, qui est intégré dans la partie à petit diamètre du soufflet et qui s'étend entre ce soufflet et l'arbre Un tel agencement pour l'équilibrage de pression a certes fait ses preuves mais, lorsqu'il s'agit de véhicules amphibies ou "tous terrains" ainsi que de véhicules routiers roulant sur des chaussées humides, l'ouverture constamment présente est une cause de risque d'entrée d'eau ou de souillures dans la chambre du Joint. La présente invention a pour but de réaliser un soufflet du type à plis ou du un soufflet du type à membrane à pli de retroussement, dite membrane roulante, pour un joint homocinétique du type décrit au début, soufflet avec lequel l'ouverture d'équilibrage de pression pourra être fermée Selon une première solution, l'invention atteint ce but par le fait que le soufflet à plis ou à membrane roulante est muni d'au moins une ouverture d'équilibrage de pression qui se trouve dans une zone d'équilibrage de pression, s'applique avec étanchéité contre l'arbre et est capable de se décoller radialement de celui-ci en fonction de la vitesse de rotation ou de la différence de pression Dans une deuxième solution du même genre le soufflet à plis ou à membrane roulante est muni d'au moins une ouverture d'équilibrage de pression qui se trouve dans une zone d'équilibrage de pression sur laquelle est rapporté ou rattaché d'un seul tenant un élément obturateur s'appliquant avec étanchéité et conçu-réalisé de manière à se décoller en fonction de la vitesse de rotation ou de la différence de pression. Ces dispositions permettent de réaliser un Joint homocinétique tel qu'aux faibles vitesses de rotation comme celles se présentant lorsque le véhicule passe à gué ou roule sur un terrain difficile, et lors de l'arrêt complet, si le véhicule flotte, le soufflet recouvrant et protégeant la chambre du joint à l'égard de l'extérieur s'applique rigidement contre l'arbre, en créant une obturation étanche Aux vitesses plus élevées, comme celles se présentant lors du fonctionnement normal sur chaussée, il y a un accroissement de la force centrifuge du soufflet ou encore de l'élément obturateur, et le soufflet ou encore l'élément obturateur se décolle de l'arbre, dans sa zone d'équilibrage de pression En même temps, la force centrifuge élimine toute possibilité d'entrée de projections d'eau ou de particules étrangères dans la chambre du joint Ces dispositions prévues par l'invention ne sont pas limitées aux Joints homocinétiques et peuvent tout aussi bien être appliquées à tous les genres d'arbre tournant entouré par un soufflet, pour lesquels un équilibrage de pression est nécessaire. Afin d'assurer une ouverture et une fermeture fiables des ouvertures d'équilibrage de pression, en fonction de la vitesse de rotation ou de la différence de pression, cela sans que la charge de graisse constitue une gêne, il est prévu que la zone d'équilibrage de pression se trouve axialement au voisinage de la fixation du soufflet. Dans le cas de la première solution indiquée, c'est la zone d'égalisation ou équilirage de pression qui provoque elle-même l'ouverture et la fermeture, tandis que, dans le cas de la deuxième solution envisagée, c'est exclusivement l'élément obturateur qui effectue l'ouverture et la fermeture. L'élément obturateur est fonctionnellement indépendant de la construction du soufflet et peut être utilisé tout aussi bien pour des joints d'articulation avec soufflet à plis que pour des joints d'articulation avec soufflet à membrane à pli de retroussement dite "membrane roulante" Il est alors indifférent que l'élément obturateur soit lié au soufflet (d'un type ou de l'autre) au moyen d'un ruban de serrage ou soit une constituant permanent de ce soufflet L'exécution séparée présente toutefois l'avantage de permettre l'équipement ultérieur de soufflets préexistants. L'invention a également pour objet un joint d'articulation tournant, du type homocinétique, apte à recevoir un soufflet du type à membrane à pli de retroussement, dite membrane roulante, ou un soufflet du type à plis, ce joint homocinétique étant tel que ledit soufflet entoure l'arbre dans la zone d'équilibrage de pression, cela dans une zone définie et sous précontrainte. D'autres particularités, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description suivante présentée à titre d'exemple non limitatif, à l'aide des dessins annexés dont les figures montrent: la figure 1, une ouverture classique pour équilibrage de pression, s'étendant axialement entre l'arbre et la fixation d'un soufflet; la figure 2 a, une coupe longitudinale d'un Joint homocinétique pour entraînement en rotation, avec une chanbre de joint fermée de manière étanche par un soufflet à plis conforme à l'invention, et avec une ouverture d'équilibrage de pression s'étendant radialement; la figure 2 b, une coupe longitudinale d'une ouverture d'équilibrage de pression s'étendant axialement, que comporte un soufflet à plis conforme à l'invention; la figure 3 a, une coupe longitudinale d'un joint homocinétique avec un soufflet à membrane à pli de retroussement, dite membrane roulante, réalisant l'étanchéité de la chambre de joint vis-à-vis de l'extérieur, avec ouverture d'équilibrage de pression s'étendant réadialement; la figure 3 b, une coupe longitudinale passant par une ouverture d'équilibrage de pression, s'étendant axialement, que comporte un soufflet à membrane roulante réalisé selon l'invention; la figure 4 a, une coupe longitudinale d'un Joint homocinétique avec un soufflet à membrane roulante représenté à titre d'exemple, et avec un élément obturateur supplémentaire; et la figure 4 b, une coupe transversale selon A-A de l'objet de la figure 4 a. Dans le cas de l'exécution classique représentée sur la figure 1, un soufflet 24 est fixé, dans une zone de fixation 16, sur un arbre 12 au moyen d'une fixation pour soufflet, par exemple au moyen d'un ruban de serrage ou d'un anneau de serrage "sans extrémités" ou à extrémités jointes 15 A cette fin, l'arbre 12 est muni d'une rainure à fond plat. La zone de fixation 16 présente au moins un canal d'équilibrage de pression 14 s'étendant axialement et reliant ainsi la chambre 20 du joint articulé à l'atmosphère environnante S'il y a un échauffement de la chambre 20 du joint articulé et, du fait de cet échauffement, un accroissement de pression dû à la dilatation du lubrifiant non représenté présent dans la chambre du joint articulé 20, l'air peut s'évacuer par le canal d'équilibrage de pression 14 qui est constamment ouvert Lors du refroidissement et de la contraction de volume qui en résulte, de l'air atmosphérique peut de nouveau rentrer dans la chambre du joint articulé Toutefois, si lors d'une marche lente ou d'un arrêt, un tel arbre 12 se trouve sous l'eau, le canal d'équilibrage de pression 14 ne peut pas être fermé et de l'eau ou d'autres corps étrangers, par exemple du sable, peuvent pénétrer dans la chambre 20 du joint articulé Un encrassement de cette nature conduit à une usure renforcée par abrasion ou par oxydation, et conduit par conséquent à un raccourcissement de la durée de vie utile. Dans les exemples de réalisation selon les figures 2 a et 2 b, on a représenté un joint homocinétique présentant une partie extérieure 10 et une partie intérieure Il La partie intérieure Il du joint est ici reliée à l'arbre tournant 12 par des cannelures La chambre 20 du joint est ici fermée à l'égard de l'extérieur au moyen d'un soufflet 18 Côté joint,-ce soufflet 18 présente un grand diamètre et est relié par un ruban de serrage 23 à une coiffe en tôle 21 fixée sur la partie extérieure 10 du joint articulé Côté arbre, le soufflet 18 présente un plus petit diamètre et, au moyen d'un ruban de serrage 15 dans une zone de fixation 16, est fixé à l'arbre 12 avec solidarisation en rotation Axialement et à l'intérieur, une zone d'équilibrage de pression 13 est voisine de la zone de fixation 16 Dans cette zone d'équilibrage de pression 13 ou près de celle-ci, le soufflet 18 présente une ouverture d'équilibrage de pression 19 qui, lorsque l'arbre 12 est immobile, est fermée par le fait que la zone d'équilibrage de pression 13 s'applique contre l'arbre 12 L'ouverture 19 d'équilibrage de pression s'étend radialement et/ou axialement (voir figure 2 b). Lorsque la vitesse de rotation augmente, des forces centrifuges croissantes agissent sur le soufflet 18 Il en résulte que, dans la zone d'équilibrage de pression 13, il se décolle de l'arbre 12 et vient prendre la forme repérée par 13 a, et que l'ouverture d'équilibrage de pression est ouverte à la position représentée par 19 a En présence de l'échauffement intervenant alors, il peut y avoir un équilibrage de pression entre la chambre 20 du joint articulé et l'atmosphère environnante Sur la figure 2 b, lors des déplacements en dehors des chaussées ou sur des chaussées humides, un anneau centrifugeur supplémentaire 26 empêche l'entrée de souillures et d'eau par l'ouverture d'équilibrage de pression s'étendant axialement Lorsque la vitesse de rotation du joint articulé homocinétique diminue, les forces centrifuges agissant sur le soufflet 18 diminuent aussi et la zone d'équilibrage de pression 13 s'applique de nouveau rigidement contre l'arbre 12 Il en résulte que l'ouverture d'équilibrage de pression 19 est refermée. Dans les exemples représentés sur les figures 3 a et 3 b, la chambre 20 du joint articulé est fermée à l'égard de l'éxtérieur par un soufflet à membrane à pli de retroussement dite "membrane roulante" 17, laquelle est fixée en son grand diamètre dans une coiffe en tôle 22, cela par exemple par roulage-rentrage Cette coiffe en tôle 22 est solidaire de la partie extérieure 10 du Joint articulé La partie intérieure Il du joint articulé est, comme précédemment, reliée à un arbre 12 Là encore, le soufflet à pli de retroussement ou membrane roulante 17 présente, en son petit diamètre, au voisinage de la zone de fixation 16, une zone d'équilibrage de pression 13 pourvue d'ouvertures d'équilibrage de pression fermées 19 Là encore, lorsque la vitesse de rotation augmente, ce soufflet à membrane roulante 17 se décolle de l'arbre 12, dans la zone d'équilibrage de pression correspondant à la référence 13 a, et libère les ouvertures d'équilibrage de pression correspondant à la référence 19 a Lors de la diminution de la vitesse de rotation, le soufflet à membrane roulante 17 se réapplique rigidement contre l'arbre 12 et ferme ainsi les ouvertures d'équilibrage de pression 19 dans la zone d'équilibrage de pression 13. L'anneau centrifugeur 26 représenté sur la figure 3 b empêche l'entrée de souillures et d'eau par l'ouverture d'équilibrage de pression s'étendant axialement, lors des déplacements sur chaussées humides ou encore en dehors des chaussées. La figure 4 a montre un joint articulé homocinétique du type décrit plus haut Un élément obturateur 25, en élastomère, entoure un soufflet à plis ou à membrane roulante, cela dans la zone de fixation 16, et entoure l'arbre 12 dans une zone définie, cela avec une rigidité telle qu'aucune particule étrangère du genre poussière ou eau ne peut pénétrer dans la chambre du joint articulé en passant par le canal d'équilibrage de pression 14 Des masses centrifuges 27 (figure 4 b) sont noyées dans l'élément obturateur, dans la zone entourant l'arbre 12 Sous l'effet de la vitesse de rotation ces masses centrifuges provoquent un accroissement de diamètre de l'élément obturateur, cela dans la zone entourant l'arbre 12 L'élément obturateur se décolle alors de l'arbre 12 en prenant la forme représentée en 13 a et autorise ainsi l'équilibrage de pression par le canal de sortie d'air ayant la forme représentée en 19 a L'anneau centrifugeur 26 empêche la pénétration de souillures et d'eau lorsque l'élément obturateur 25 est ouvert. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art -aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif, sans sortir du cadre de l'inivent ion. REVENDICATIONS 1 Soufflet à plis ou à membrane à pli de retroussement dite membrane roulante, pour un Joint articulé homocinétique constitué par une partie extérieure et par une partie intérieure, laquelle est solidaire d'un arbre tournant et est fermée avec étanchéité à l'égard de l'extérieur au moyen dudit soufflet à plis ou à membrane roulante, en formant une chambre de Joint articulé, des moyens d'équilibrage de pression étant prévus entre cette chambre et l'atmosphère environnante, caractérisé par le fait que le soufflet à plis ou à membrane roulante rotation ou de la différence de pression. 2 Soufflet à plis ou à membrane à pli de retroussement dite membrane roulante, pour un Joint articulé homocinétique constitué par une partie extérieure et par une partie intérieure, laquelle est solidaire d'un arbre tournant et est fermée avec étanchéité à l'égard de l'extérieur au moyen dudit soufflet à plis ou à membrane roulante, en formant une chambre de Joint articulé, des moyens d'équilibrage de pression étant prévus entre cette chambre et l'atmosphère environnante, caractérisé par le fait que le soufflet à plis ou à membrane roulante ( 18, 17) est muni d'au moins une ouverture d'équilibrage de pression ( 19, 19 a) qui se trouve dans une zone d'équilibrage de pression sur laquelle est rapporté ou rattaché d'un seul tenant un élément obturateur ( 25) s'appliquant avec étanchéité et conçu-réalisé de manière à se décoller en fonction de la vitesse de rotation ou de la différence de pression. 3 Soufflet selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que ladite ouverture d'équilibrage de pression au nombre d'au moins une ( 19, 19 a) est réalisée de manière à s'étendre radialement ou axialement. 4 Soufflet selon l'une -quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la zone d'équilibrage de pression ( 13, 13 a) est prévue axialement au voisinage d'une zone avec collet fixation du soufflet. Soufflet selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que des masses centrifuges ( 27) sont intégrées dans la zone d'équilibrage de pression ( 13, 13 a) et/ou dans l'élément obturateur ( 25). 6 Joint homocinétique avec soufflet selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que, dans la zone d'équilibrage de pression ( 13, 13 a), le soufflet à plis ou à membrane roulante ( 18, 17) entoure l'arbre ( 12) dans une zone définie, en étant sous précontrainte.