Brevet FR2742196A1 — publié le 19970613

La présente invention est relative aux dispositifs de liaison et d'étanchéité adaptés pour relier de façon étanche deux arbres possédant l'un par rapport à l'autre une liberté de mouvement axial ou en rotation. Une telle situation se rencontre par exemple dans des transmissions dans lesquelles deux arbres rendus solidaires en rotation au moyen d'un joint homocinétique notamment de type à tripode, peuvent présenter une certaine liberté de coulissement axial. On est alors amené, pour limiter le débattement axial, à prévoir des moyens de retenue qui peuvent être relativement complexes et qui en tout état de cause compliquent la fabrication et le montage du joint. Dans le cas de joints dits "semi-libres" on peut aussi disposer entre les deux arbres une membrane de liaison en élastomère, d'épaisseur suffisamment importante pour présenter la raideur souhaitée suivant la direction axiale. Cependant, dans ce cas, la membrane offre aussi une raideur importante à l'égard des déplacements angulaires correspondant à la mise sous angle du joint, ce qui présente un inconvénient notable. On sait par ailleurs qu'il existe des soufflets d'étanchéité disposés entre deux arbres, par exemple reliés par une articulation ou un joint homocinétique mais ces soufflets qui possèdent des plis concentriques ou hélicoïdaux ne sont utilisés que comme organes de confinement du lubrifiant dans lequel baigne l'articulation ou le joint et n'ont donc qu'une fonction de protection et d'étanchéité. Le but de cette invention est de proposer un dispositif qui tout en étant simple à fabriquer et à monter remplisse plusieurs fonctions notamment de liaison et d'étanchéité, entre deux arbres adjacents. On entend ici par "arbres" des arbres proprement dits ou des pièces fixées à de tels arbres. L'invention a ainsi pour objet un dispositif de liaison et d'étanchéité entre deux arbres possédant l'un par rapport à l'autre une liberté de mouvement axial ou en rotation, caractérisé en ce qu'il comprend une membrane en forme de soufflet, comportant au moins un pli de forme hélicoïdale, cette membrane étant fixée à ses deux extrémités, respectivement, à l'un et à l'autre des deux arbres. Elle a aussi pour objet un agencement de deux arbres possédant l'un par rapport à l'autre une liberté de mouvement axial, reliés par un joint homocinétique comprenant des éléments de roulement associés à l'un des arbres et coopérant avec des chemins de roulement associés à l'autre arbre, caractérisé en ce que la pièce délimitant les chemins de roulement est prolongée par un capot qui entoure une partie de l'arbre auxquels sont associés les éléments de roulement, et une membrane en forme de soufflet, comportant au moins un pli hélicoïdal et dont le diamètre varie d'une extrémité à l'autre, est fixée entre le premier arbre et le capot, son extrémité de plus petit diamètre étant fixée sur le premier arbre et son extrémité de plus grand diamètre sur le capot. Elle a également pour objet un agencement de deux arbres possédant l'un par rapport à l'autre une liberté de mouvement en rotation, reliés par un joint rotatif comprenant un manchon associé à l'un des arbres et muni d'un passage axial dans lequel est montée libre en rotation une extrémité de l'autre arbre, caractérisé en ce qu'une membrane en forme de soufflet, comportant au moins un pli hélicoïdal est fixée à ses deux extrémités entre le manchon et le second arbre. En outre, elle a pour objet un agencement de deux arbres possédant l'un par rapport à l'autre une liberté de mouvement en rotation reliés par un joint à rotule comprenant une rotule associée à l'un des arbres et coopérant avec les parois d'une cage de réception délimitée par un manchon associé à l'autre arbre, caractérisé en ce qu'une membrane en forme de soufflet, comportant au moins un pli hélicoïdal, est fixée à ses deux extrémités entre le manchon et le premier arbre. L'invention va etre décrite plus en détail ci-après à propos de trois modes de réalisation et en se référant aux dessins sur lesquels - les figures 1 à 3 sont des vues en coupe longitudinale d'un dispositif d'articulation incorporant l'invention, respectivement selon trois modes de réalisation différents. On a représenté à la figure 1 deux arbres 10, 20 reliés par un joint homocinétique 30 du type à tripode. Ce joint comprend, comme connu en soi, un tripode 31 délimitant trois tourillons 32 espacés angulairement à 1200 et sur chacun desquels est monté rotatif et coulissant un galet sphérique 33. Les galets 33 sont reçus dans des chemins de roulement cylindriques 34 délimités dans une tulipe 35 solidaire du deuxième arbre 20. Un capot 36 est fixé sur la tulipe 35 et s'étend le long et au-delà de cette dernière en entourant l'extrémité adjacente 11 de l'arbre 10, sur laquelle est fixé le tripode 31. Une membrane 40 en matériau élastomère, de forme générale tronconique, comportant au moins un pli de forme hélicoïdale est fixée par son extrémité 41 de plus petit diamètre sur l'arbre 11 et par son extrémité 42 de plus grand diamètre sur le capot 36. A cet effet, l'extrémité 41 comporte un manchon axial 43 qui s'étend en partie vers l'extrémité opposée de la membrane, à l'intérieur de cette dernière, et qui est adhérisé ou autrement fixé sur une douille métallique 44, elle-même fixée sur une portée 12 de l'arbre 11. L'autre extrémité 42 de la membrane 40 comporte un rebord 45 qui est adhérisé ou fixé de tout autre façon appropriée sur l'extrémité du capot 36. Le joint décrit ci-dessus peut être du type dit "semi-fixe", c'est-à-dire possédant une certaine latitude de débattement axial, sans pour autant constituer un joint coulissant. Du fait de la présence de la membrane 40, une retenue axiale est réalisée entre les deux parties du joint et donc entre les deux arbres 10, 20. De façon surprenante, la forme hélicoïdale du pli, associée à la variation de diamètre, procure à cette membrane une raideur importante suivant la direction axiale, dès lors que les deux extrémités de cette membrane sont respectivement solidaires de deux pièces qui sont elles-mémes liées en rotation. Par contre, la même membrane offre une flexibilité élevée à l'égard des débattements angulaires entre les axes des deux arbres, ce qui constitue un avantage important dans l'agencement considéré. La membrane joue par ailleurs son rôle habituel d'élément de confinement du lubrifiant et de protection des éléments constitutifs du joint, comme un soufflet normal. Sur la figure 2, on a représenté une variante de réalisation. Dans celle-ci, deux arbres 50,52 sont reliés par un joint rotatif 54 assurant la fixité axiale des arbres l'un par rapport à l'autre, mais permettant leur débattement libre relatif en rotation. Ce joint comprend un manchon 56 muni à l'une de ses extrémités d'un rebord périphérique extérieur 58. Ce dernier comporte des perçages taraudés 59 de réception de vis 60 de fixation axiale du manchon sur une extrémité évasée 62 de l'arbre 52. Une gorge 63 est ménagée sur le pourtour du rebord 58. L'arbre 50 présente à son extrémité un tronçon 64 de diamètre réduit monté libre en rotation à l'intérieur d'un conduit axial 66 du manchon 56. Un jonc élastique 68, reçu dans une gorge ménagée sur le tronçon 64 de diamètre réduit, assure la retenue axiale de celuici dans le manchon 56. Une membrane 70, en matériau élastomère de forme générale tronconique et comportant au moins un pli de forme hélicoïdale, est fixée par une extrémité 72 de plus petit diamètre sur l'arbre 50 et par son autre extrémité 74 de plus grand diamètre sur la surface latérale du rebord 58. A cet effet, l'extrémité 72 comporte une portion tubulaire 76 qui est maintenue serrée sur l'arbre 50 par un collier 78 ou tout autre moyen approprié. De même, l'extrémité de plus grand diamètre 74 comporte une portion tubulaire 80 maintenue serrée dans la gorge périphérique 63 par un collier 82. Dans ce mode de réalisation, l'arbre 50 est susceptible de subir un faible débattement relatif en rotation par rapport à l'arbre 52. La membrane 70 ayant une raideur relativement importante tend à s'opposer à ce débattement. Par ailleurs, la membrane joue dans cet agencement son rôle habituel de soufflet de protection. Sur la figure 3, on a représenté un troisième mode de réalisation, dans lequel deux arbres 90,92 sont reliés par un joint à rotule 94. Ce joint comprend une rotule 96 fixée à l'extrémité du premier arbre 90. La rotule 96 est reçue à l'intérieur d'un passage axial 97 d'un manchon de liaison 98 qui présente extérieurement une collerette périphérique 100. Une extrémité cannelée 102 du second arbre 92 présentant un diamètre superieur au diamètre moyen de l'arbre est reçue à l'intérieur du passage 97 et coopère avec une portion cannelée complémentaire de celui-ci. Cette extrémité présente une face d'extrémité 103 en creux. La rotule 96 est maintenue en contact avec cette face 103 par une bague 104 emmanchée dans le passage 97. Les extrémités des deux arbres 90 et 92 sont retenues dans le passage 97 du manchon 98 par deux joncs élastiques 106,108 en appui respectivement sur la bague 104 et sur l'extrémité cannelée 102 de l'arbre 92.La rotule 96 est ainsi maintenue dans une cage 109 dans laquelle elle est libre à l'égard de tout débattement angulaire. Une membrane 110 analogue à la membrane 70 est fixée par une extrémité 112 de plus petit diamètre sur l'arbre 90 par collage par exemple et par son autre extrémité 114 de plus grand diamètre dans une gorge 116 de la paroi latérale de la collerette 100 par l'intermédiaire d'un collier de fixation 118. Dans ce dernier mode de réalisation, la membrane, grâce à la forme hélicoïdale du pli et à la variation de son diamètre, offre une flexibilité élevée à l'égard des débattements angulaires entre les axes des deux arbres. Par contre, cette membrane s'oppose avec une raideur relativement importante aux débattements relatifs en rotation d'un arbre par rapport à l'autre. D'une façon générale une telle membrane peut être utilisée avec divers types d'articulations et de joints de transmission pour procurer une rigidification axiale ou en rotation, entre les deux pièces qu'elle relie. REVENDICATIONS 1. Dispositif de liaison et d'étanchéité entre deux arbres (10, 20) possédant l'un par rapport à l'autre une liberté de mouvement axial ou en rotation, caractérisé en ce qu'il comprend une membrane (40) en forme de soufflet, comportant au moins un pli de forme hélicoïdale, cette membrane étant fixée à ses deux extrémités (41, 42), respectivement, à l'un et à l'autre des deux arbres. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pli de forme hélicoïdale a un diamètre variable. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la membrane (40) a une forme sensiblement tronconique. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la membrane (40) comporte à son extrémité (41) de plus petit diamètre un manchon de montage (43), qui s'étend au moins en partie à l'intérieur de la membrane (40). 5. Agencement de deux arbres (10, 20) possédant l'un par rapport à l'autre une liberté de mouvement axial, reliés par un joint articulé (30) comprenant des éléments de roulement (33) associés à l'un (10) des arbres et coopérant avec des chemins de roulement (34) associés à l'autre arbre (20), caractérisé en ce que la pièce (35) délimitant les chemins de roulement (34) est prolongée par un capot (36) qui entoure une partie (11) de l'arbre (10) auxquels sont associés les éléments de roulement (33), et une membrane (40) en forme de soufflet, comportant au moins un pli hélicoïdal et de diamètre variable, est fixée entre le premier arbre (10) et le capot (36), son extrémité (41) de plus petit diamètre étant fixée sur le premier arbre et son extrémité (42) de plus grand diamètre sur le capot. 6. Agencement de deux arbres (50,52) possédant l'un par rapport à l'autre une liberté de mouvement en rotation reliés par un joint rotatif (54) comprenant un manchon (56) associé à l'un (52) des arbres et muni d'un passage axial (66) dans lequel est montée libre en rotation une extrémité (64) de l'autre arbre (50), caractérisé en ce qu'une membrane (70) en forme de soufflet, comportant au moins un pli hélicoïdal est fixée à ses deux extrémités (72,74) entre le manchon (56) et le second arbre (50). 7. Agencement selon la revendication 6, caractérisé en ce que le manchon (56) comporte un rebord (58) périphérique extérieur et le ou chaque pli de la membrane (70) a un diamètre variable, l'extrémité (74) de la membrane de plus grand diamètre étant fixée sur le rebord (58) périphérique et l'extrémité (72) de la membrane de plus petit diamètre étant fixée sur l'arbre (50). 8. Agencement de deux arbres (90,92) possédant l'un par rapport à l'autre une liberté de mouvement en rotation reliés par un joint à rotule (94) comprenant une rotule (96) associée à l'un (90) des arbres et coopérant avec les parois d'une cage (109) de réception délimitée par un manchon (98) associé à l'autre arbre (92), caractérisé en ce qu'une membrane (110) en forme de soufflet, comportant au moins un pli hélicoïdal, est fixée à ses deux extrémités (112,114) entre le manchon (98) et le premier arbre (90). 9. Agencement selon la revendication 8, caractérisé en ce que le manchon (98) comporte une collerette (100) périphérique extérieure et le ou chaque pli de la membrane (110) a un diamètre variable, l'extré- mité (114) de la membrane de plus grand diamètre étant fixée sur la collerette (100) et l'extrémité (112) de la membrane de plus petit diamètre étant fixée sur l'arbre (90).