Brevet FR2747757A1 — publié le 19971024

L'invention concerne un soufflet en élastomère thermoplastique pour étancher une fente annulaire entre deux parties reliées solidairement en rotation l'une a l'autre et susceptibles d'être fléchies l'une par rapport à l'autre, en particulier d'un joint homocinétique, comprenant deux régions de collerette pour la fixation au moyen d'un élément de tensionnement sur l'une respective des parties précitées, et comprenant un certain nombre d'unités en forme de plis qui s'étendent entre lesdites régions de collerette. Il est connu que les élastomères thermoplastiques présentent, par comparaison aux matériaux en caoutchouc utilisés autrefois pour des soufflets, une élasticité plus faible, qui mène à des difficultés lors de la fixation des régions de collerette sur les parties correspondantes. L'enfilement des régions de collerette sur des régions d'assise de réalisation correspondante sur les parties précitées est extraordinairement difficile et peut déjà mener à des endommagements si l'on utilise des outils inappropriés. On doit ici tenir compte de ce que les régions de collerette sont fabriquées, quant à leur diamètre intérieur, avec une dimension plus petite par rapport aux régions d'assise sur les parties précitées, afin de garantir plus tard une assise ferme. Pour engendrer une précontrainte suffisante des régions de collerette par rapport aux régions d'assise au moyen des bandes de tensionnement, il n'est pas approprié de réaliser ces dernières en matériau en tôle simple en raison de la faible élasticité de l'élastomère thermoplastique. Au contraire, il est nécessaire de produire des bandes de tensionnement coûteuses en acier inoxydable afin d'encaisser les forces de traction élevées nécessaires. Les bandes de tensionnement en question sont réalisées sous forme de bagues sans fin avec des oreillettes en forme de Q, dont le périmètre intérieur est réduit en forçant les oreillettes l'une contre l'autre, et qui sont ainsi précontraintes. Un montage préalable des bandes de tensionnement citées ci-dessus en acier inoxydable sur le soufflet avant enfiler les régions de collerette sur les régions d'assise des parties correspondantes n'est pas possible puisque ces bandes de tensionnement ne présentent qu'une plage de tensionnement faible. Dans le document DE 37 27 871 Ai on a proposé de réaliser les régions de collerette d'un soufflet en élastomère thermoplastique avec une section en forme d'arc ou en forme ondulée, et une pression radiale engendrée au moyen de bandes de tensionnement doit mener à un écrasement des régions de collerette par rapport aux flancs latéraux d'une gorge annulaire, ménagée dans la région d'assise des parties respectives. Ici, il se produit des charges inégales au niveau de la région de collerette sous l'action de la bande de tensionnement, qui peuvent déjà mener à des endommagements lors du montage. Dans le document DE 36 03 389 AI on a proposé de doter la région de collerette d'un soufflet en élastomère thermoplastique d'évidements ou de traversées répartis à la périphérie afin d'augmenter la flexibilité. Ceci rend difficile la production du soufflet, que l'on produit habituellement par un procédé de soufflage. L'augmentation de la flexibilité est basée sur un affaiblissement de l'épaisseur de paroi, en raison de quoi on augmente le risque d'endommagement lors du montage. On connaît du document "PATENT ABSTRACTS OF JAPAN", M-914, volume 13, numéro 593, de pourvoir un soufflet dans les régions de collerette respectives d'éléments d'étanchéité intérieurs en un matériau qui doit être plus tendre que celui du corps de base, ce dernier étant en caoutchouc ou en résine synthétique d'une dureté déterminée. Les éléments de tensionnement sont passés à l'extérieur immédiatement sur le corps de base. Grâce à cela, on doit simplifier le montage du soufflet. Dans ce cas, les bandes de tensionnement sont fortement chargées lorsque le matériau du corps de base est très inélastique, de sorte qu'il est éventuellement nécessaire de prévoir ici aussi des bandes de tensionnement coûteuses. Les bandes de tensionnement peuvent pénétrer par entaillement avec leurs arêtes acérées jusque dans le matériau inélastique du corps de base. Partant de cette situation, l'objectif de la présente invention est de perfectionner un soufflet du genre indiqué au début, de telle sorte que, sans tenir compte de la faible d'élasticité due au matériau, il soit possible de l'enfiler aisément sur les régions d'assise des parties correspondantes, et que l'on puisse assurer une étanchéité efficace avec des moyens simples vis-à-vis des régions d'assise. La solution à ce problème consiste à pourvoir un corps de base en élastomère thermoplastique à l'intérieur et à l'extérieur, au moins au niveau de l'une des régions de collerette - qui est destinée à recevoir un élément de tensionnement - d'un revêtement en un matériau qui présente une d'élasticité supérieure à celle du matériau du corps de base. Les organes de tensionnement ne sont pas ici intégrés à l'objet de l'invention. On peut comprendre que grâce à cette disposition et lorsque le revêtement a une épaisseur correspondante, il est possible d'améliorer et de simplifier de manière importante aussi bien l'enfilement de cette région de collerette sur la partie correspondante, que la mise sous précontrainte avec une bande de tensionnement en matériau habituel, puisque le soufflet conforme à l'invention se comporte dans la région de collerette de manière analogue à un soufflet en un matériau qui présente une élasticité sensiblement plus élevée. Ceci est réalisé par le fait que, conformément à l'invention, la région de collerette est pourvue à l'intérieur et à l'extérieur d'un revêtement. Comme les problèmes au cours du montage, qui apparaissent en raison de la plus faible élasticité de l'élastomère thermoplastique, se produisent de manière particulièrement grave lorsque la région de collerette présente un plus petit diamètre, on doit par conséquent concevoir au moins cette région de collerette avec les caractéristiques de l'invention. Cependant, on préfère une réalisation dans laquelle les deux régions de collerette présentent de la même manière les caractéristiques de l'invention. L'étanchement et la précontrainte de la région de collerette par rapport à la région d'assise sont assurées essentiellement dans la région du revêtement intérieur, sans que la paroi du corps de base en élastomère thermoplastique dans la région de collerette doive être elle-même déformée radialement de façon notable. D'autre part, la précontrainte de la bande de tensionnement utilisée vis-à-vis de la région de collerette est engendrée de préférence à l'intérieur du revêtement extérieur, et comme déjà dit précédemment, il ne se produit au niveau de la paroi en élastomère thermoplastique que des déformations radiales mineures. Selon une première réalisation préférée, on prévoit que le revêtement soit constitué par un revêtement qui entoure le corps de base dans la région de collerette de façon à présenter la forme d'un U à l'intérieur et à l'extérieur en coupe longitudinale. Ceci est en particulier recommandé lorsque ce revêtement est produit in situ par exemple en plongeant les régions de collerette dans un matériau de revêtement liquide, ou bien lorsqu'on enfile sur les régions de collerette des éléments annulaires préformés sous forme de couvertures de bordure en tant que revêtement. La fixation peut avoir lieu ici par auto-contrainte, mais de préférence par collage ou par vulcanisation à froid. Selon une seconde forme réalisation possible, on prévoit que le revêtement soit constitué de deux éléments en applique annulaires ou en forme de bandes qui sont appliqués à l'intérieur et à l'extérieur sur le corps de base dans la région de collerette. Ceci est en particulier avantageux lorsque le revêtement est posé en tant que matériau en forme de bande sur la région de collerette, ou bien qu'il est enfilé à l'intérieur dans celui-ci. Dans ce cas, on peut aussi envisager de coller ou de vulcaniser à froid, au moins en vue d'une fixation pendant le montage. Dans la mesure o l'on utilise un matériau de revêtement particulièrement économique et d'une légèreté spécifique, on peut également revêtir la totalité du soufflet à l'intérieur et à l'extérieur avec le matériau de revêtement. Il peut alors être particulièrement avantageux que le matériau de revêtement remplisse des fonctions de protection additionnelle pour le soufflet, à l'encontre de l'effet de chocs ou de frottements de surface. 2747757 Un matériau approprié pour le revêtement est du caoutchouc ou du latex. En raison du fait que les effets de précontrainte se produisent essentiellement dans le revêtement, on peut rendre la fabrication du corps de base thermoplastique du soufflet moins fine dans les régions des collerettes, c'est-à-dire que l'on peut prévoir des tolérances de fabrication plus élevées par rapport aux dimensions de base de la région d'assise correspondante sur la partie du joint. Les forces de précontrainte plus faibles grâce à la plus grande élasticité des régions de collerette peuvent être engendrées avec des bandes de tensionnement de qualité moindre, et on peut également procéder à un montage préalable des bandes de tensionnement sur les régions de collerette avant l'enfilement respectif sur les parties correspondantes, puisque de telles bandes de tensionnement possèdent une plage de tensionnement plus importante. Le revêtement doit être exécuté, par rapport aux bandes de tensionnement respectives, de manière à éviter un contact direct entre les arêtes des bandes de tensionnement et le corps de base en élastomère thermoplastique du soufflet, de sorte que l'on empêche des actions d'entaillement défavorables sur le corps de base. D'une façon avantageuse, un démontage d'un soufflet conforme à l'invention est possible grâce à la souplesse du revêtement, sans endommager le soufflet, ce qui n'était jusqu'ici pas assuré avec des soufflets en élastomère thermoplastique. Pour ce qui concerne la réalisation des régions d'assise pour les soufflets au niveau des parties sur lesquelles les régions de collerette sont enfilées, il est particulièrement avantageux que ces régions ne doivent pas être nécessairement pourvues de gorges, mais que l'on peut les réaliser sous forme purement cylindrique. L'élasticité du revêtement permet néanmoins un étanchement sûr et une précontrainte suffisante. Un mode de réalisation préféré de l'invention sera expliqué ci-après en se rapportant aux dessins. La figure 1 montre un joint homocinétique avec un soufflet conforme à l'invention, suivant une demi-coupe longitudinale, avec un détail en coupe transversale; la figure 2 montre une région de collerette, illustrée de manière agrandie, d'un soufflet de l'invention dans un premier mode de réalisation; et la figure 3 montre une région de collerette, illustrée de manière agrandie, d'un soufflet de l'invention dans un second mode de réalisation. Dans la figure 1 on a illustré un soufflet 11 en association avec un joint homocinétique 21, dans l'agencement de montage final, en demi- coupe longitudinale (en haut), et en élévation (en bas). Le joint homocinétique comprend une partie extérieure de joint 22 sensiblement en forme de cloche, avec un tenon de raccordement 23, une partie intérieure de joint 24, dans laquelle est mis en place un arbre d'entraînement 25, ainsi que des billes 26 destinées à transmettre le couple de rotation, qui s'engagent dans des pistes et qui sont commandées par un élément de cage 27. Le soufflet 11 est fixé à l'extérieur sur la partie extérieure de joint 22 au moyen d'une première collerette de grande taille 12. Il repose sur une région d'assise 13 de la partie extérieure de joint 22 et il est retenu au moyen d'une bande de tensionnement 14. Comme on peut le voir dans la coupe longitudinale, la région d'assise 13 est réalisée de manière purement cylindrique. Une petite collerette 15 du soufflet repose sur une région d'assise 16 sur l'arbre 25 et elle est fermement retenue au moyen d'une bande de tensionnement 17. Comme on peut le voir dans la coupe longitudinale, on a ménagé dans la région d'assise 16 une large gorge annulaire 28 pour la collerette 15. Le soufflet, qui s'étend dans l'ensemble sous forme approximativement conique entre la collerette 12 et la collerette 15 présente l'agencement habituel de plis annulaires, et on peut identifier au total cinq plis intérieurs 18 et six plis extérieurs 19. L'épaisseur du revêtement des régions de collerette 12 et est de l'ordre de l'épaisseur des traits de représentation et elle n'est par conséquent pas visible en détail. On peut voir en détail et en coupe transversale la bande de tensionnement 14 en chevauchement avec une oreillette 20. Dans la figure 2, on a montré une région de collerette 12 de soufflet en demi-coupe longitudinale, dans laquelle on peut voir un corps de base 31 avec une région de paroi 32 en élastomère thermoplastique, qui se raccorde à ce corps de base, et un revêtement conforme à l'invention en matériau qui présente l'élasticité du caoutchouc. Celui-ci est réalisé sous forme d'un revêtement 33 qui présente en coupe longitudinale la forme d'un U qui enveloppe le corps de base 31 dans la région de la collerette 12. Dans la région de la collerette 12, le corps de base 31 est réalisé sous la forme d'un profil aplati en U. Le revêtement 33, qui est enfilé dans la région de collerette par- dessus le corps de base 31 et qui présente en coupe transversale la forme d'un U, forme de façon correspondante à l'extérieur une gorge aplatie 34. Dans la gorge 34 est engagée une bande de tensionnement 35. La bande de tensionnement est posée à double et elle est coupée dans la région d'une oreillette 38. Du côté intérieur, le revêtement 33 se projette en formant un bourrelet et s'engage dans une gorge 36 d'une partie intérieure de joint 37. L'épaisseur du revêtement peut être beaucoup plus faible que celle qui est illustrée ici. Dans la figure 3 on a montré une région de collerette 12 d'un soufflet en demi-coupe longitudinale, dans laquelle on peut voir un corps de base 31, avec une région de paroi 32 en élastomère thermoplastique qui se raccorde à ce corps, et un revêtement conforme à l'invention en matériau présentant l'élasticité du caoutchouc. Celui-ci comporte une applique extérieure 39 et une applique intérieure 40, qui sont appliquées dans la région de la collerette 12 sur le corps de base 31 et qui peuvent être réalisées sous forme d'anneaux fermés ou encore sous forme de tronçons de bande découpés. Dans la région de la collerette 12, le corps de base 31 est réalisé sous la forme d'un profilé aplati en U. La surface de la région de collerette 12 comporte des stries intérieures et extérieures, qui s'étendent en direction périphérique, afin de former un blocage à coopération de formes qui agit en direction axiale avec les appliques 39 et 40. L'applique extérieure 39 forme à l'extérieur une gorge aplatie 34. Dans la gorge 34 s'engage une bande de tensionnement 35. La bande de tensionnement est posée à double et elle est coupée dans la région d'une oreillette 38. L'applique intérieure fait saillie en forme de bourrelet et s'engage dans une gorge 36 d'une partie de joint 37. L'épaisseur du revêtement peut être beaucoup plus faible que celle qui est ici illustrée. Revendications 1. Soufflet en élastomère thermoplastique destiné à étancher une fente annulaire entre deux parties qui sont reliées solidairement en rotation l'une à l'autre et susceptibles d'être fléchies l'une par rapport à l'autre - en particulier d'un joint homocinétique - comportant deux régions de collerette à fixer au moyen d'un élément de tensionnement sur l'une des parties précitées respectives, et comprenant un certain nombre d'unités en forme de plis qui s'étendent entre lesdites régions de collerette, caractérisé en ce que sur l'une au moins des régions de collerette (12, 15) - destinée à recevoir un élément de tensionnement - un corps de base (31) en élastomère thermoplastique est pourvu à l'intérieur et à l'extérieur d'un revêtement (33) en un matériau qui présente une élasticité supérieure à celle du matériau du corps de base (31). 2. Soufflet selon la revendication 1, caractérisé en ce que le revêtement (33) est constitué par une couverture qui entoure le corps de base (31) dans la région de collerette (12, 15) à l'intérieur et à l'extérieur en présentant une forme en U en coupe longitudinale. 3. Soufflet selon la revendication 1. caractérisé en ce que le revêtement (33) est constitué par des appliques en forme de bagues ou en forme de bandes qui sont appliquées respectivement à l'intérieur et à l'extérieur sur le corps de base (31) dans la région de collerette (12, 15) 4. Soufflet selon la revendication 2, caractérisé en ce que le revêtement (33) constitue un corps annulaire préfabriqué enfilé sur le corps de base (31). 5. Soufflet selon l'une ou l'autre des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le revêtement (33) est vulcanisé à froid sur le corps de base (31). 6. Soufflet selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le revêtement (33) est réalisé in situ sur le corps base (31). 7. Soufflet selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le matériau du revêtement est du caoutchouc ou du latex. 8. Soufflet selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le corps de base (31) présente dans la région de collerette (12, 15) une surface pourvue de stries qui s'étendent en direction périphérique.