Brevet FR2742822A1 — publié le 19970627

La présente invention concerne en général des articulations universelles pour des systèmes de transmission de véhicule. Plus spécifiquement, la présente invention concerne une structure améliorée pour un assemblage de joint et de protège-joint adapté pour un usage dans une telle articulation universelle. Les articulations universelles sont des dispositifs bien connus qui offrent une connexion d'entraînement entre deux éléments adaptés pour tourner autour d'axes non alignés de rotation. Les joints de Cardan sont largement utilisés entre des sections d'arbre moteur rotatif dans des systèmes de transmission de véhicule. Un joint universel typique comprend un croisillon ayant une portion de corps central avec 4 tourillons cylindriques s'étendant vers l'extérieur & partir de celle- ci. Les tourillons sont orientés dans un plan unique et s'étendent à angles droits, les uns par rapport aux autres. Un chapeau de palier cylindrique creux est monté sur l'extrémité de chacun des tourillons. Des roulements à aiguilles ou des moyens similaires sont prévus entre les surfaces cylindriques externes des tourillons et les surfaces cylindriques internes des chapeaux de palier pour faciliter un mouvement rotatif à frottement relativement faible entre elles. Les chapeaux de palier qui sont montés sur une première paire opposée de tourillons sont connectés à une première fourchette d'extrémité qui, à son tour, est fixée à une extrémité d'une première section d'arbre moteur ou autre composant du système de transmission du véhicule. De manière similaire, les chapeaux de palier montés sur une seconde paire opposée de tourillons sont connectés à une seconde fourchette d'extrémité qui, à son tour est fixée à une extrémité d'une seconde section d'arbre moteur ou autre composant du système de transmission du véhicule. Typiquement, chacun des tourillons présente un passage interne pour lubrifiant formé dans ces derniers. Les passages de lubrifiant communiquent avec une cavité centrale formée dans le corps du croisillon. Un raccord de lubrifiant externe est monté dans une ouverture formée à travers le corps du 2 2742822 croisillon pour réaliser une communication de fluide unidirectionnelle dans la cavité centrale. Ainsi, le lubrifiant injecté dans le croisillon à travers le raccord circule vers l'extérieur à partir de la cavité centrale à travers chacun des passages de lubrifiant vers les chapeaux de palier montés sur les extrémités des tourillons. Le lubrifiant passe autour des extrémités externes des tourillons et vers l'intérieur en retour entre les surfaces cylindriques externes des tourillons et les surfaces cylindriques internes des chapeaux de palier. De cette manière, les roulements à aiguilles peuvent être lubrifiés en service. Il est connu de prévoir des joints élastomères dans ou autour des extrémités ouvertes des chapeaux de paliers pour retenir le lubrifiant dans les régions du joint universel o les roulements à aiguilles sont localisés, et en outre pour minimiser l'entrée de saleté, d'eau ou d'autres produits contaminants dans ces derniers. Additionnellement, il est également connu de prévoir des protections rigides dans ou autour des extrémités ouvertes des chapeaux de paliers pour empêcher l'entrée de salissure, d'eau ou d'autres substances contaminantes dans les régions du joint universel o les roulements à aiguilles sont localisés et pour couvrir de manière protectrice les joints élastomères. Dans certains cas, les joints et les protege-joints sont combinés en un unique assemblage de joint et de protege-joint. Un certain nombre de joints, de protege-joints et d'assemblages de joints et de protege- joints traditionnels sont connus dans la technique. Toutefois, les structures connues se sont révélées indûment complexes et quelque peu difficiles à assembler. La présente invention a donc pour but d'éliminer les inconvénients précités et de proposer une structure améliorée pour un assemblage de joint et de protege-joint qui soit simple et peu coûteuse à construire et à assembler. A cet effet, l'invention a pour objet une structure améliorée pour un assemblage de joint et de protège-joint pour un joint universel. Un croisillon pour le joint 3 2742822 universel comprend une portion de corps central ayant une pluralité de tourillons s'étendant vers l'extérieur de celle- ci. Un assemblage de chapeaux de palier est monté autour de chacun des tourillons. Chaque assemblage de chapeaux de palier comprend un chapeau de palier cylindrique creux ayant une extrémité fermée, une extrémité ouverte et une surface d'appui interne. Une pluralité de roulements à aiguilles sont disposés entre le tourillon et son chapeau de palier associé pour permettre au chapeau de palier de tourner par rapport à celui-ci. Un assemblage de joint annulaire est prévu autour de l'extrémité ouverte du chapeau de palier. L'assemblage de joints comprend un anneau de support métallique et un joint élastomère. L'anneau de support a une section transversale en forme générale de Z, ayant des portions de collerettes supérieure et inférieure s'étendant radialement qui sont connectées ensemble par une portion intermédiaire s'étendant axialement. La portion intermédiaire de l'anneau de support est ajustée à force dans la surface d'appui interne du chapeau de palier. La portion de collerette supérieure de l'anneau de support s'étend radialement vers l'intérieur à partir de la portion intermédiaire et a pour fonction de supporter les extrémités inférieures des roulements à aiguilles. La portion de collerette inférieure de l'anneau de support s'étend radialement vers l'extérieur à partir de la portion intermédiaire adjacente à l'extrémité ouverte du chapeau de palier. Le joint élastomère est disposé dans la portion intermédiaire de l'anneau de support et est attaché à celui-ci par tout moyen traditionnel, tel qu'une liaison par adhésif. Un protège-joint annulaire est fixé amovible à l'assemblage de joint. Le protège-joint a une section transversale en forme générale de L, comprenant une portion de corps s'étendant axialement, qui s'étend autour de la portion de collerette inférieure s'étendant radialement de l'anneau de support, et une portion de collerette s'étendant radialement vers l'intérieur. L'extrémité supérieure de la portion de corps s'étendant axialement se termine par une pluralité de relativement petites saillies s'étendant 4 2742822 radialement vers l'intérieur. Les saillies définissent un diamètre interne qui est légèrement plus petit que le diamètre externe défini par la portion de collerette inférieure s'étendant radialement de l'anneau de support. Ainsi, le bord circonférentiel externe de la portion de collerette inférieure s'étendant radialement de l'anneau de support est emprisonné entre les saillies supérieures et la portion de collerette inférieure s'étendant radialement pour fixer de manière libérable le protège-joint à l'assemblage de joint. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre d'un mode de réalisation particulier actuellement préféré de l'invention, donné uniquement à titre illustratif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels: - La figure 1 est une vue en élévation et partiellement en coupe d'un croisillon pour un joint universel conformément à la présente invention; - la figure 2 est une vue agrandie en élévation et en coupe de l'un des assemblages de chapeaux de palier de l'élément de croisillon illustré sur la figure 1, comprenant un chapeau de palier, une plaque de poussée, une pluralité de roulements, et un assemblage de joint et de protège-joint; et - la figure 3 est une vue en perspective du protège- joint de l'assemblage de joint et de protège-joint illustré sur les figures 1 et 2. Suivant l'exemple de réalisation représenté sur les dessins, un croisillon conforme à l'invention est indiqué généralement en 10 sur la figure 1. Le croisillon 10 est adapté pour former une portion d'un assemblage de joint universel traditionnel (non représenté), dont la structure et le fonctionnement sont bien connus dans la technique. Le croisillon 10 comprend une portion de corps centrale 11 ayant une pluralité de tourillons 12 s'étendant vers l'extérieur de 2742822 celle-ci. Dans le mode de réalisation illustré, quatre tourillons 12 sont formés d'une seule pièce avec la portion de corps 11. Les tourillons 12 sont disposés à angles droits les uns par rapport aux autres et sont orientés pour reposer dans un plan unique. Les tourillons 12 sont généralement creux et ont une forme cylindrique et définissent des axes respectifs à travers ces derniers. Chacun des tourillons 12 se termine par une portion d'extrémité ayant une surface d'appui externe cylindrique 13. Un passage 14 est formé à travers chacun des tourillons 12 en s'étendant vers l'extérieur à partir de la portion de corps 11. Les passages 14 communiquent tous avec une cavité centrale 15 formée dans la portion de corps 11. Un raccord de lubrifiant traditionnel 16 est disposé dans une ouverture centrale (non représentée) formée à travers la portion de corps 11. L'ouverture centrale communique avec la cavité centrale 15 de la portion de corps i1. Un assemblage de chapeau de palier, indiqué généralement en 20, est monté autour de chacune des surfaces d'appui externes 13 des tourillons 12. Comme mieux représenté sur la figure 2, chacun des assemblages de chapeaux de palier comprend un chapeau de palier cylindrique creux 21 ayant une extrémité fermée 21a, une extrémité ouverte 21b, et une surface d'appui interne cylindrique 21c. Le chapeau de palier 21 comprend en outre une portion de diamètre externe réduit 21d située adjacente à l'extrémité ouverte 21b de celui-ci. Lorsqu'il est monté autour du tourillon 12, l'extrémité fermée 21a du chapeau de palier 21 est disposée adjacente à l'extrémité du tourillon 12, alors que la surface d'appui interne 21c du chapeau de palier 21 est disposée coaxialement autour de la surface d'appui externe du tourillon 12. Le diamètre interne de la surface d'appui 21c du chapeau de palier 21 est quelque peu plus grand que le diamètre externe de la surface d'appui 13 des tourillons 12. En résultat, des pluralités de roulements à aiguilles ou à rouleaux traditionnels respectifs 22 (dont deux seulement sont illustrés autour de chacun des tourillons 12) peuvent 6 2742822 être disposées entre eux d'une manière connue. Les roulements à aiguilles 21 sont orientés coaxialement à l'axe défini par les tourillons cylindriques 12 et sont agencés en un réseau circonférentiel autour de ceux-ci. Comme cela est bien connu, les roulements à aiguilles 21 permettent au chapeau de palier 21 de tourner autour du tourillon 12. Une plaque de poussée 23 peut être disposée entre les extrémités supérieures des roulements à aiguilles 21 et l'extrémité fermée 21a du chapeau de palier 21. La plaque de poussée 23 est classique dans la technique. Un assemblage de joint annulaire indiqué généralement en 25 est prévu autour de l'extrémité ouverte 21b du chapeau de palier 21. Comme mieux représenté sur la figure 2, l'assemblage de joint 25 comprend un anneau de support métallique 26 et un joint élastomère 27. L'anneau de support 26 a une section transversale de forme générale en Z ayant des portions de collerettes supérieure et inférieure s'étendant radialement qui sont connectées ensemble par une portion intermédiaire s'étendant axialement. La portion intermédiaire de l'anneau de support 26 est formée avec un diamètre externe qui est approximativement égal au diamètre interne de la surface d'appui 21c du chapeau de palier 21. Ainsi, l'anneau de support 26 peut être pressé dans la surface d'appui interne 21c du chapeau de palier 21 et retenu dans celui-ci par friction. La portion de collerette supérieure de l'anneau de support 26 s'étend radialement vers l'intérieur à partir de la portion intermédiaire et a pour fonction de supporter les extrémités inférieures des roulements à aiguilles 22. La portion de collerette inférieure de l'anneau de support 26 s'étend radialement vers l'extérieur à partir de la portion intermédiaire adjacente & l'extrémité ouverte 21b du chapeau de palier 21 et fonctionne comme une butée positive lorsque l'anneau de support 26 est pressé dans celui-ci. Le joint élastomère 27 est disposé dans la portion intermédiaire de l'anneau de support 26 et est attaché à celui-ci par tout moyen traditionnel, tel qu'une liaison adhésive. Le joint élastomère 27 est traditionnel et 7 2742822 peut comprendre une paire de lèvres d'étanchéité qui s'étendent radialement vers l'intérieur. Les lèvres d'étanchéité sont prévues pour venir en contact étanche avec les surfaces cylindriques externes 13 des tourillons 12 lorsque le chapeau de palier 21 est monté autour de ces derniers. Un protège-joint annulaire indiqué généralement en 30, est fixé de manière amovible à l'assemblage de joint 25. Le protege-joint 30 est formé en un matériau plastique relativement rigide mais quelque peu flexible, comme il est disponible dans le commerce sous la dénomination Xenoy 5123. Le protège-joint 30 a une section transversale en forme générale de L et comprend une portion de corps s'étendant axialement 30a et une portion de collerette s'étendant radialement vers l'intérieur 30b. Comme mieux représenté sur la figure 2, la portion de corps s'étendant axialement 30a définit un diamètre interne qui est légèrement plus grand que le diamètre externe défini par le bord circonférentiel de la portion de collerette inférieure s'étendant radialement de l'anneau de support 26. Ainsi, la portion s'étendant axialement 30a peut s'étendre relativement librement ou lâche autour du bord circonférentiel externe de la portion de collerette inférieure s'étendant radialement de l'anneau de support 26. En se référant au protège-joint 30 illustré sur la figure 3, il est visible que l'extrémité supérieure de la portion de corps s'étendant axialement 30a se termine par une pluralité de relativement petites saillies s'étendant radialement vers l'intérieur 30c. Dans le mode de réalisation illustré, quatre de ces saillies 30c sont formées d'une seule pièce avec la portion de corps s'étendant axialement 30a. Les saillies illustrées 30c sont uniformément dimensionnées et espacées autour de la circonférence de la portion de corps s'étendant axialement 30a. Toutefois, on appréciera que le protège-joint 30 peut être muni d'un nombre de saillies 30c quelconque, et que ces saillies n'ont pas besoin d'être uniformément dimensionnées ou espacées. Les saillies 30c 8 2742822 définissent un diamètre interne qui est légèrement plus petit que le diamètre externe défini par le bord circonférentiel externe de la portion de collerette inférieure s'étendant radialement de l'anneau de support 26. L'assemblage de croisillon de joint universel 10 sera maintenant expliqué. Initialement, les roulements à rouleaux 22 sont assemblés avec le chapeau de palier 21 d'une manière traditionnelle. L'assemblage de joint 25 est ensuite pressé en contact frottant avec la surface d'appui interne 21c du chapeau de palier 21 jusqu'à ce que la portion de collerette inférieure de l'anneau de support 26 vienne en butée contre l'extrémité ouverte 2lb du chapeau de palier 21. Le protège- joint 30 est alors encliqueté sur l'extrémité ouverte 21b du chapeau de palier 21 en le déplaçant axialement vers l'assemblage de joint 25. Comme le diamètre interne défini par les saillies 30c est légèrement plus petit que le diamètre externe défini par le bord circonférentiel externe de l'anneau de support 26, les saillies 30c sont initialement déformées ou défléchies radialement vers l'extérieur pour passer au- dessus de la portion de collerette inférieure s'étendant radialement vers l'extérieur de l'anneau de support 26. Les surfaces circonférentielles internes des saillies 30c peuvent être incurvées ou effilées pour faciliter l'engagement et la déformation. Un mouvement axial supplémentaire du protège-joint 30 provoque l'encliquètement des saillies 30c vers l'intérieur au-dessus de la portion de collerette inférieure s'étendant radialement de l'anneau de support 26 comme représenté sur les figures 1 et 2, et dans la portion de diamètre externe réduit 21d du chapeau de palier 21. En résultat, le bord circonférentiel externe de l'anneau de support 26 est emprisonné entre les saillies supérieures 30c et la portion de collerette inférieure s'étendant radialement 30b du protège-joint 30. Comme mentionné plus haut, le diamètre interne de la portion s'étendant axialement 30a du protège-joint 30 est légèrement plus grand que les diamètres externes de la portion de 9 2742822 collerette inférieure s'étendant radialement de l'anneau de support 26. Ainsi, le protège-joint 30 est à ajustement quelque peu lâche sur celuici. Comme il est formé en un matériau quelque peu flexible, le protègejoint 30 peut être retiré de l'assemblage de joint 25 après avoir été installé sur celui-ci en exerçant simplement un effet de levier. Enfin, le chapeau de palier 21 est assemblé sur le tourillon 12 en disposant l'extrémité ouverte 21b de celui-ci au-dessus de l'extrémité du tourillon 12 et en le déplaçant axialement vers l'intérieur vers la portion de corps 11. De préférence, la portion de collerette s'étendant radialement vers l'intérieur 30b du protège-joint 30 définit un diamètre interne qui est légèrement plus petit que le diamètre externe du tourillon 12. En résultat, lorsque le chapeau de palier 21 est installé sur le tourillon 12 comme décrit plus haut, le protège-joint 30 s'engage avec le tourillon 12 avec un léger ajustement serré. Cet agencement à ajustement légèrement serré a pour fonction de retenir l'assemblage de chapeau de palier 20 sur le tourillon 12 pendant le transport et l'utilisation. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec un mode de réalisation particulier, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention. 2742822 REVENDICATIONS 1. Assemblage de joint et de protège-joint adapté pour être utilisé avec un assemblage de chapeau de palier (20) pour un élément de croisillon (10) d'un joint universel, caractérisé en ce qu'il comprend: un assemblage de joint (25) comprenant un anneau de support (26) et un joint (27) fixé audit anneau de support, ledit anneau de support comprenant une portion s'étendant axialement et une portion de collerette s'étendant radialement; et un protège-joint (30) fixé audit assemblage de joint, ledit protège-joint comprenant une portion de corps s'étendant axialement (30a), une portion de collerette (30b) s'étendant & partir de ladite portion de corps, et au moins une saillie (30c) s'étendant à partir de ladite portion de corps, ladite portion de collerette s'étendant radialement dudit anneau de support (26) étant emprisonnée entre ladite portion de collerette (30b) et ladite saillie (30c) dudit corps (30a) pour fixer ledit protège-joint audit assemblage de joint. 2. Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite portion de collerette s'étendant radialement dudit anneau de support (26) est une première portion de collerette s'étendant radialement, et en ce que l'anneau de support comprend en outre une seconde portion de collerette s'étendant radialement, s'étendant à partir de ladite portion s'étendant axialement. 3. Assemblage selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite première portion de collerette s'étendant radialement s'étend radialement vers l'intérieur à partir de ladite portion s'étendant axialement et ladite seconde portion de collerette s'étendant radialement, s'étend radialement vers l'extérieur à partir de ladite portion portion s'étendant axialement. 11 2742822 4. Assemblage selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite seconde portion de collerette s'étendant radialement dudit anneau de support (26) est emprisonnée entre ladite portion de collerette (30b) et ladite saillie (30c) dudit corps (30a) pour fixer ledit protège-joint (30) audit assemblage de joint (25). 5. Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite portion de collerette (30b) dudit protège-joint (30) s'étend radialement vers l'intérieur de ladite portion de corps (30a). 6. Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite saillie (30c) dudit protège-joint (30) s'étend radialement vers l'intérieur de ladite portion de corps (30a). 7. Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite portion de collerette (30a) et ladite saillie (30c) dudit protège-joint (30) s'étendent radialement vers l'intérieur de ladite portion de corps. 8. Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite saillie dudit protège-joint est formée avec une surface circonférentielle interne incurvée. 9. Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit protège-joint (30) comprend une pluralité de saillies (30c) s'étendant à partir de ladite portion de corps (30a), ladite portion de collerette s'étendant radialement dudit anneau de support (26) étant emprisonnée entre ladite portion de collerette et lesdites saillies dudit corps pour fixer ledit protège-joint audit assemblage de joint. 10. Assemblage selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite pluralité de saillies (30c) sont uniformément dimensionnées autour de ladite portion de corps (30a).