Brevet FR2694057A1 — publié le 19940128

La présente invention concerne un accouplement télescopique notamment du type à galets, destiné à relier entre eux deux organes rotatifs alignés pouvant subir un mouvement relatif de translation parallèlement à leur axe commun de rotation ainsi qu'un léger mouvement de déplacement angulaire relatif de leurs axes respectifs de rotation. Un tel accouplement télescopique, également appelé accouplement ou joint coulissant, qui est utilisé notamment dans les transmissions de véhicules automobiles ou ferroviaires, est du type comprenant un fourreau tubulaire cylindrique dont l'axe est parallèle à la direction de coulissement de l'accouplement, qui est prévu pour être relié à un premier des deux organes à lier en rotation et qui comporte des chemins de roulement pour des éléments de roulement, tels que par exemple des galets, portés par des tourillons solidaires d'une tige qui est prévue pour être reliée au second des deux organes. De tels accouplements sont utilisés par exemple en liaison avec des arbres de transmission entraînés en rotation sous couple et qui doivent autoriser une certaine variation de longueur de la transmission en opposant une résistance aussi faible que possible et notamment beaucoup plus faible que celle opposée par les solutions traditionnelles d'accouplement à cannelures. Un tel type d'accouplement comporte également des moyens d'étanchéité agencés entre la tige et le fourreau, au voisinage d'une des deux extrémités axiales de ce dernier, et qui doivent d'une part assurer leur fonction d'étanchéité pour la cavité interne du fourreau qui contient un agent de lubrification des éléments de roulement et, d'autre part, posséder des caractéristiques lui permettant de se déformer axialement d'une quantité suffisante pour permettre les mouvements de déplacements axiaux de la tige par rapport au fourreau et de se déformer radialement afin de permettre l'inclinaison relative des axes de ces deux composants. Il a déjà été proposé de réaliser ces moyens d'étanchéité sous la forme de soufflets extérieurs au fourreau. On constate toutefois qu'il est difficile de réaliser des soufflets qui répondent aux impératifs qui viennent d'être mentionnés et qui de plus résistent aux effets de la force centrifuge à laquelle ils sont soumis lorsqu'ils sont utilisés en liaison avec des accouplement télescopiques pour des organes de transmission à vitesse de rotation élevée. L'invention a pour but de proposer un accouplement télescopique du type mentionné précédemment qui permet de remédier aux inconvénients inhérents aux dispositifs connus. A cet effet, l'invention propose un accouplement télescopique caractérisé en ce que les moyens d'étanchéité comportent un manchon monté coulissant et de manière étanche dans une portée de guidage du fourreau et des moyens de retenue pour retenir axialement le fourreau par rapport à la tige dans une plage déterminée de déplacement axial relatif de ces deux composants, les moyens de retenue comportant un élément déformable élastiquement de manière à permettre l'inclinaison de l'axe de rotation de la tige par rapport à l'axe du fourreau. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - l'élément déformable élastiquement possède une forme de révolution, et est par exemple réalisé sous la forme d'une membrane annulaire, et deux surfaces cylindriques de liaison intérieure et extérieure qui sont reliées respectivement à la tige et au manchon - la surface intérieure de liaison est reliée à la tige du côté des éléments de roulement opposé axialement à l'extrémité de la tige qui se déplace à l'intérieur du fourreau ; - la surface intérieure de liaison est montée de manière étanche sur une portée cylindrique correspondante de la tige par rapport à laquelle elle est immobilisée axialement - la surface extérieure de liaison est montée de manière étanche dans une portée cylindrique correspondante formée sur la face cylindrique interne du manchon;; - la surface extérieure de liaison est reliée au manchon sensiblement au voisinage du bord axial d'extrémité de ce dernier qui se déplace à l'intérieur du fourreau - le fourreau est fermé axialement à l'une de ses extrémités par un couvercle dans lequel est formée la portée cylindrique de guidage du manchon - l'accouplement comporte des moyens déformables élastiquement pour retenir axialement la tige par rapport au manchon de manière que la position axiale relative de ces deux composants soit sensiblement constante - ces moyens déformables élastiquement sont constitués par l'élément déformable élastiquement qui possède à cet effet une rigidité axiale élevée - les moyens déformables élastiquement comportent un ressort de liaison qui entoure la tige et dont les extrémités opposées sont reliées axialement à la tige et au manchon - les moyens déformables élastiquement comportent une pince dont les mors coopèrent avec des portions en vis-à-vis des tourillons et sont reliés axialement au manchon - les mors sont réalisés venus de matière avec le manchon sous la forme de bras qui s'étendent axialement depuis l'une des extrémités axiales du manchon - les éléments de roulement sont des galets montés tournants sur des tourillons. L'invention propose également une transmission, notamment pour véhicule automobile ou ferroviaire, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un arbre de transmission dont une extrémité constitue l'un des deux organes accouplés entre eux au moyen d'un accouplement télescopique réalisé conformément aux enseignements de l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels - La figure 1 est une vue en coupe axiale d'un exemple de réalisation d'un accouplement télescopique conforme aux enseignements de l'invention, le fourreau et la tige étant illustrés en position alignée et centrés axialement l'un par rapport à l'autre - la figure 2 est une vue similaire à celle de la figure 1 dans laquelle l'axe de rotation de la tige est incliné par rapport à l'axe du fourreau et dans laquelle la tige occupe sa position axiale extrême à l'intérieur du fourreau - la figure 3 est une vue de détail illustrant une variante de réalisation des moyens déformables élastiquement ; et - la figure 4 est une vue de détail illustrant une seconde variante des moyens déformables élastiquement. L'accouplement télescopique 10 illustré aux figures 1 et 2, comporte un fourreau tubulaire cylindrique 12 d'axe X-X qui est prévu pour être fixé à un premier organe tournant (non représenté). Le fourreau tubulaire 12 comporte par exemple trois paires de chemins de roulement 14 qui s'étendent, dans l'exemple représenté sur les figures, parallèlement à l'axe X-X et dont chacune est prévue pour coopérer avec un galet de roulement et d'articulation 16 porté par un tourillon 18, sur lequel il est monté à rotation, d'un tripode 20. Le tripode 20 est fixé au voisinage de la portion d'extrémité axiale 22 d'une tige 24 d'axe Y-Y qui constitue le second organe rotatif dont le dispositif d'accouplement télescopique 10 assure la liaison en rotation avec un premier organe d'axe X-X. La tige 24 est par exemple constituée par une tige cylindrique tubulaire qui, dans la position alignée illustrée à la figure 1, a son axe Y-Y sensiblement confondu avec l'axe X-X. Le fourreau 12 délimite une cavité interne 26 qui est fermée de manière étanche par deux couvercles 28 et 30. Le premier couvercle 28 est illustré sous la forme d'un disque de fermeture assujetti de manière étanche au voisinage de la première extrémité axiale 32 du fourreau 12. Le second couvercle 30 est assujetti de manière étanche au voisinage de la seconde extrémité axiale 34 du fourreau 12. Le second couvercle 30 comporte un voile radial 36. Le voile 36 se prolonge à l'extérieur de la cavité par une virole axiale 38 qui délimite une portée cylindrique de guidage 40 d'axe parallèle à l'axe X-X et qui reçoit en coulissement axial un manchon 42. Le manchon 42 est monté coulissant de manière étanche dans la portée 40 avec interposition d'une garniture d'étanchéité 42 et est susceptible de coulisser axialement parallèlement à l'axe X-X dans la portée 40. L'étanchéité de la cavité 26, et la liaison entre le manchon 42 et la tige 24 sont assurées au moyen d'un élément déformable élastiquement 44. L'élément 44 est, dans le mode de réalisation illustré sur les figures, réalisé sous la forme d'une membrane annulaire déformable élastiquement, par exemple en caoutchouc ou en élastomère. L'élément déformable 44 est un organe qui délimite deux surfaces cylindriques coaxiales de liaison, intérieure 46 et extérieure 48 respectivement. L'élément déformable 44 possède une forme spécifique à un fonctionnement optimum de l'accouplement télescopique 10, tel que par exemple la forme de révolution illustrée sur la figure 1. La surface cylindrique intérieure de liaison 46 est par exemple collée ou adhérisée sur une surface cylindrique de portée 50 formée sur la surface cylindrique périphérique de la tige 24. La position axiale de la surface cylindrique de liaison 46 est définie au moyen d'un épaulement radial externe 52 formé sur la surface cylindrique externe de la tige 24. Le corps central 21 du tripode prend appui axialement contre la partie en vis-à-vis de l'élément déformable élastiquement 44 et est immobilié axialement sur la portion d'extrémité 22 de la tige 24 au moyen d'un anneau élastique 54. La surface cylindrique intérieure de liaison 46 est ainsi reliée à la tige 24 du côté des galets de roulement 16 qui est opposé axialement à la portion d'extrémité libre 22 de la tige 24 qui est agencée dans la cavité 26, en regard du fond de cette dernière constituée par le premier couvercle 28, et qui est susceptible de se déplacer axialement à l'intérieur de la cavité 26. La surface cylindrique extérieure de liaison 48 de l'élément déformable 44 est reliée au manchon 42 au voisinage de l'extrémité axiale 56 de celui-ci qui est reçue à l'intérieur de la cavité 26. La surface cylindrique extérieure de liaison 48 est par exemple collée, ou adhérisée, sur la surface cylindrique interne 58 du manchon 52. Lorsqu'il se produit un mouvement axial relatif de la tige 24 par rapport au fourreau 12, l'élément déformable élastiquement 44, outre sa fonction de cloison étanche entre le manchon 42 et la tige 24, assure une fonction de retenue axiale entre ces deux composants et possède par exemple à cet effet une grande rigidité axiale. Il en résulte que, comme cela est illustré à la figure 2, le manchon 42 est entraîné et se déplace axialement par rapport à la portée de guidage 40. La course axiale du manchon 42 par rapport au fourreau 12 est sensiblement égale à la course de déplacement axial relatif de la tige 24 par rapport au fourreau 12, compte tenu des possibilités de déformation axiale de l'élément déformable élastiquement 44. Comme cela est illustré à la figure 2, et en cas de fonctionnement sous angle de l'accouplement télescopique, l'élément déformable élastiquement 44 permet également l'inclinaison relative entre ces deux éléments, de manière que l'axe Y-Y de la tige 24 forme un angle a par rapport à l'axe X-X du fourreau 12. Les fonctions d'étanchéité et d'articulation assurées par l'élément 44 ont été ainsi dissociées de celle de coulissement axial qui est assurée par le manchon 42. En cas de rotation à grande vitesse, on constate que la membrane déformable élastiquement 44, contrairement à une conception en forme de soufflet extérieur, ne possède pas de plis et est "enfermée' à l'intérieur du manchon 42, et ne subit que peu de déformations du fait de la force centrifuge. On a illustré à la figure 3 une première variante de réalisation sur laquelle il est prévu des moyens déformables élastiquement pour relier la première extrémité 56 du manchon 42 à la tige 24. Ces moyens sont par exemple réalisés sous la forme d'un ressort en spirale 60 qui entoure la tige 24 et dont les extrémités 62 et 64 sont fixées respectivement à l'extrémité 56 du manchon 42 et à la surface périphérique externe de la tige 24. Le ressort 60 assure que le manchon 42 se déplace sensiblement de la même quantité que la tige 24 par rapport au fourreau 12, et donc par rapport à la portée de guidage 40, et ceci même dans le cas où l'élément déformable élastiquement 44 possède une flexibilité importante dans la direction axiale. Le ressort 60 permet également l'inclinaison de la tige par rapport au fourreau. A titre de variante non représentée, le ressort 60 et l'élément déformable élastiquement 44 peuvent être réalisés en une seule pièce. Les moyens déformables élastiquement 60 garantissent ainsi que la position axiale du manchon 42 par rapport à la tige 24 est sensiblement constante. Dans la variante de réalisation illustrée à la figure 4, les moyens déformables élastiquement sont réalisés sous la forme d'une pince à trois mors 66. Chaque mors 66 est formé à l'extrémité d'un bras 68, réalisé venu de matière avec le manchon 42 et qui s'étend axialement à l'intérieur de la cavité 26 à partir du bord axial d'extrémité 56 du manchon 42. Chaque bras 68 est déformable élastiquement dans la direction radiale de manière à exercer un effort de précontrainte, au moyen du mors 66, contre une surface de portée 70 formée sur le corps central 21 du tripode. Tout déplacement axial de la tige 24 et du manchon coulissant 42 produit une variation correspondante de volume et donc de pression à l'intérieur de la cavité 26 qui peut s'opposer au mouvement de coulissement. Afin de remédier à cet inconvénient, il est avantageux de pouvoir relier la cavité à une capacité contenant un volume comparativement important d'un fluide compressible. Cette capacité est par exemple constituée par le volume interne de la tige creuse 24 qui est rempli d'air qui se dilate ou se comprime pour réduire les variations de pression à l'intérieur de la capacité. A titre de variante, non représentée, la capacité d'absorption des variations de pression pourrait être aménagée à l'extérieur de la cavité et reliée à cette dernière par un passage formé dans la cloison radiale du couvercle 28, de préférence au centre de ce dernier, avec interposition de clapets. REVENDICATIONS 1. Accouplement télescopique (10) du type comprenant un fourreau tubulaire cylindrique (12) dont l'axe (X-X) est parallèle à la direction de coulissement de l'accouplement, qui est prévu pour être relié à un premier des deux organes à lier en rotation et qui comporte des chemins de roulement (14) pour des éléments de roulement (16) portés par tourillons (18) solidaireS d'une tige (24) qui est prévue pour être reliée au second desdits deux organes, et comprenant des moyens d'étanchéité agencés entre la tige (24) et le fourreau (12), caractérisé en ce que lesdits moyens d'étanchéité comportent un manchon (42) monté coulissant axialement et de manière étanche dans une portée de guidage (40) du fourreau (12) et des moyens de retenue pour retenir axialement le manchon (42) par rapport à la tige (24) dans une plage déterminée de déplacement axial relatif de ces deux composants (42, 24), lesdits moyens de retenue comportant un élément (44) déformable élastiquement de manière à permettre l'inclinaison de l'axe de rotation (Y-Y) de la tige par rapport à l'axe (X-X) du fourreau. 2. Accouplement télescopique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément déformable élastiquement (44) possède une forme de révolution et deux surfaces cylindriques de liaison intérieure (46) et extérieure (48) qui sont reliées respectivement à la tige (24) et au manchon (42). 3. Accouplement télescopique selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite surface intérieure de liaison (46) est reliée à la tige (24) du côté des éléments de roulement (16) oppposé axialement à ltextré- mité (22) de la tige (24) qui se déplace à l'intérieur (26) du fourreau (12). 4. Accouplement télescopique selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite surface intérieure de liaison (46) est montée de manière étanche sur une portée cylindrique correspondante de la tige (24) par rapport à laquelle elle est immobilisée axialement. 5. Accouplement télescopique selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ladite surface extérieure de liaison (48) est montée de manière étanche dans une portée cylindrique correspondante (58) formée sur la face cylindrique interne du manchon (42). 6. Accouplement télescopique selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite surface extérieure de liaison (48) est reliée au manchon sensiblement au voisinage du bord axial d'extrémité (56) de ce dernier (42) qui se déplace à l'intérieur du fourreau (12). 7. Accouplement télescopique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fourreau (12) est fermé axialement à l'une de ses extrémités (34) par un couvercle (30) dans lequel est formée ladite portée de guidage (40) pour le manchon (52). 8.-Accouplement télescopique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens déformables élastiquement pour retenir axialement la tige (24) par rapport au manchon (42) de manière que la position axiale relative de ces deux composants soit sensiblement constante. 9. Accouplement télescopique selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit élément déformable élastiquement (44) possède une rigidité axiale élevée. 10. Accouplement télescopique selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens déformables élastiquement comportent un ressort de liaison (60) qui entoure la tige (24) et dont les extrémités opposées (62, 64) sont reliées axialement à la tige (24) et au manchon (42). 11. Accouplement télescopique selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens déformables élastiquement comportent une pince dont les mors (66) coopèrent avec des portions en vis-à-vis (70) des tourillons et sont reliés axialement au manchon (42). 12. Accouplement télescopique selon la revendication 11, caractérisé en ce que les mors (66) sont réalisés venus de matière avec le manchon (42) sous la forme de bras (68) qui s'étendent axialement depuis l'une des extrémités axiales du manchon (42). 13. Accouplement télescopique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments de roulement sont des galets (16) montés tournants sur les tourillons (18). 14. Transmission, notamment pour véhicule automobile ou ferroviaire, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un arbre de transmission dont une extrémité constitue l'un desdits deux organes accouplés entre eux au moyen d'un accouplement télescopique (10) réalisé conformément à l'une quelconque des revendications précédentes.