Brevet FR2771145A1 — publié le 19990521

La présente invention a pour objet une gaine souple à soufflet pour joint articulé ainsi que des outillages de mise en place de cette gaine. Elle concerne le domaine industriel et commercial de la fabrication et de la diffusion d'équipements pour ateliers de réparation et de maintenance des véhicules automobiles. La gaine est destinée à la protection des joints lubrifiés de type cardan, homocinétiques, tripodes, à billes, à rotule ou similaires utilisés pour transmettre un mouvement à des organes mobiles. Le dispositif peut être adapté à tous les types de gaines de protection, et en particulier à celles utilisées pour les organes mécaniques de transmission ou les crémaillères de direction. Les gaines protectrices pour joints articulés servent, d'une part, à protéger les articulations contre les corps étrangers, les chocs et autres éléments extérieurs et, d'autre part, à contenir de manière étanche la masse lubrifiante dont le mécanisme a besoin pour durer. Elles sont constituées d'un élément tubulaire en caoutchouc ou élastomère souple, habituellement moulé en une seule pièce, formé d'une partie centrale tronconique avec ondulations permettant la flexion et l'extension axiale du corps, et de deux extrémités comportant l'une et l'autre des zones de fixations cylindriques avec un diamètre intérieur permettant leur raccordement sur les éléments correspondants du joint articulé, et incorporant en général des gorges formant sièges destinés à recevoir des dispositifs de serrage assurant l'étanchéité de I'ensemble. La plupart des gaines sont spécifiques à chaque application, notamment pour l'équipement des véhicules neufs. Pour réduire le nombre de références sur le marché du remplacement, certains modèles sont "universels", c'est-à-dire peuvent être montés sur une large gamme de joints articulés de diamètres et longueurs différents. Cette "universalité" est obtenue en particulier au moyen de zones de fixations multiples en gradins, comme on peut le constater par exemple dans le brevet NO EP 0 339 387, qui concerne un soufflet de protection pour joints articulés de transmission mécanique, comportant à chaque extrémité plusieurs zones de fixations de diamètres différents. Les gaines sont soumises à des déformations constantes, en longueur et en inclinaison, tout en étant soumises à des rotations de vitesse très variable. Sous l'effet de la force centrifuge et des déformations de la paroi de la gaine, la matière lubrifiante a tendance à s'écarter des parties du joint proche de l'axe de rotation et des mécanismes d'articulation, ce qui, en cas de fuite ou de mauvais remplissage, peut compromettre sérieusement le fonctionnement ou la durée du dispositif. Dans le cas de remplacements et afin d'éviter le démontage de l'organe de transmission, la mise en place des gaines ou soufflets de protection est habituellement réalisé à l'aide d'un cône de montage creux rigide, muni ou non de bagues d'extension telles que celles décrites dans le brevet NO FR 2 727 644 qui fait état d'un outillage constitué d'un cône creux dont la base peut être agrandie selon les besoins au moyen d'une série de bagues tronconiques se montant sur ledit cône et dont les dimensions correspondent aux différents diamètres des joints articulés devant être équipés d'une gaine de protection. La base du cône est disposée autour de la rotule ou du "bol" constituant l'élément de plus grand diamètre du joint articulé, et sur lequel le soufflet est glissé en forçant de manière à l'écarter suffisamment pour que son extrémité la plus large vienne se mettre en place sur la périphérie de cet élément. Le cône sert ainsi à faciliter le fort étirement que le soufflet doit subir. Arrivé à l'extrémité du cône, la gaine se rétracte brutalement pour se positionner du bon côté du bol ou de la rotule. Ces cônes conventionnels sont à la fois rigides et encombrants ; ils nécessitent des diamètres différents en fonction des joints de cardan que l'on trouve sur le marché et sont donc relativement couteux. Le dispositif selon la présente invention a pour objectif de remédier à cet état de choses. Il permet en effet de réaliser des gaines protectrices pour joints articulés dans lesquelles les déformations de la paroi externe provoquent un entralnement de la graisse contenue dans la gaine en direction du plus grand diamètre de cette dernière, vers la zone où se trouvent les éléments mécaniques qui ont besoin de graissage (paliers, articulations, roulements, etc). L'invention propose en outre des cônes de montage pour ces gaines, à la fois adaptables et peu encombrants. La gaine de protection est constituée d'un élément tubulaire avec zones de fixations aux extrémités et soufflet central tronconique, les plis de ce soufflet comportant des flancs inclinés formant un angle de 10 à 30 avec l'axe de la gaine du côté de grand diamètre de la gaine et de 60 à 800 du côté du petit diamètre, de manière à ce que les déformations du soufflet provoque un refoulement de la graisse vers l'extrémité de grand diamètre, ladite gaine étant associée à des cônes de montages souples ou déformables dont le diamètre de la base est variable. Sur les dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs de formes de réalisation de l'objet de l'invention: la figure 1 est une demi-coupe axiale d'une gaine de protection pour joint de transmission, la figure 2 représente à une échelle différente une gaine de même type montée sur un joint articulé, la figure 3 représente, vue de côté, une gaine de protection pour crémaillère de direction, la figure 4 est une vue agrandie du détail D2 de la figure précédente, la figure 5 est une vue agrandie du détail D1 de la figure 2, la figure 6 montre à plat une feuille pouvant être enroulée pour former un cône de montage de gaine de protection, la figure 7 représente la feuille de la figure 6 une fois enroulée, les figures 8 et 9 sont des vues, respectivement de côté et en perspective, d'un cône de montage extensible et la figure 10 représente un cône de montage intégré à une gaine de protection. La gaine, figures 1 à 5, est constituée d'un manchon tubulaire réalisé dans un matériau souple résistant aux lubrifiants, tel que caoutchouc ou élastomère, et comportant trois parties: un soufflet 1 central tronconique déformable et extensible, et deux extrémités 2, 3 permettant de monter de manière étanche ladite gaine sur le joint articulé. Les extrémités 2, 3 forment respectivement des zones de fixations de petit et de grand diamètre, et sont chacune composées d'un ou plusieurs éléments sensiblement cylindriques 4, 5, 6, 7 et 8, 9, 10 de diamètres internes différents pourvus de gorges externes destinées à recevoir un collier de serrage assurant l'étanchéité de l'ensemble. Ces éléments cylindriques pourront être reliés les uns aux autres par des ondulations déformables 11. Les surfaces extérieures d'appui des colliers de serrage pourront être lisses, ou au contraire être pourvues de rainures circulaires 12 transmettant des compressions différenciées conduisant à une meilleure étanchéité. Les plis du soufflet 1 comportent des flancs inclinés selon des angles asymétriques par rapport à l'axe longitudinal de la gaine : d'une part, du côté du grand diamètre, des angles Al compris entre 10 et 300 et, d'autre part, du côté du petit diamètre, des angles compris entre 60 et 800 par rapport au même axe longitudinal. Lorsque le soufflet est soumis à des mouvements de rotation ou de flexions, la graisse qui, dans les soufflets connus à ce jour, tend à s'échapper de l'articulation 13 pour se diriger vers le petit diamètre de la gaine, se voit refoulée vers cette articulation. En effet, les angles ouverts A2 (60 à 800) tendent à former une barrière mobile, alors que les angles fermés Al (10 à 30 ) favorisent le passage du lubrifiant. Les constructeurs de véhicules équipés de directions assistées prévoient des évents compensant les différences de pression existant entre les deux gaines de protection à soufflet montées à chaque extrémité de la crémaillère de direction. Ces évents sont reliés entre eux par des tubes de diamètres et de configuration variables selon les modèles de véhicules. Dans tous les cas connus, ces tubes-évents sont raccordés aux gaines de protection ou traversent celles-ci. Les gaines adaptables disponibles actuellement sur le marché ne présentent ni orifice ni raccord pour ces tubes-évents. La difficulté réside dans la grande disparité des montages choisis par les constructeurs de véhicules, ainsi que dans la complexité du moulage d'une gaine de protection réellement adaptable. Les gaines de protection selon la présente invention présente destinées aux crémaillère de direction sont équipées d'un raccord souple 14 positionné de manière à pouvoir être raccordé à la grande majorité des tubes-évents des véhicules actuellement sur le marché. L'extrémité ouverte de ce raccord comporte plusieurs sections de diamètres différents qui permettent d'y raccorder par simple serrage les différents tubes existants sur le marché. L'autre extrémité est fermée pour permettre le montage de la gaine sur les crémaillères de direction non assistées et donc démunies d'évent. Cette fermeture est obtenue par un opercule 15 intégré au soufflet au moment du moulage. Cet opercule peut être facilement arraché ou percé par le monteur lorsque la direction est assistée et donc munie d'un tube-évent, de manière à faire communiquer ce dernier avec l'intérieur de la gaine (figures 3 et 4). Pour être économiquement viable, l'ensemble doit être réalisé en une pièce, par simple injection ou injection-soufflage dans un outillage conventionnel à ouverture sur deux plans. Ceci est rendu possible par le positionnement et la forme du raccord souple 14 et, surtout, par la position de l'opercule 15 intégré à la paroi de la gaine. Les gaines de protection conventionnelles comportent en général sur la surface interne des éléments cylindriques 4 à 10 de fixation, des nervures d'accrochage 16 circulaires disposées généralement au milieu de chaque surface d'appui. Ces nervures sont destinées à s'engager dans des gorges périphériques 17 prévues sur le bol" 13 des joints articulés de transmission ou sur les carters de crémaillères de direction. Ces gorges sont très souvent situées près du bord du dispositif considéré, de telle sorte que la surface d'appui 18 de l'élément cylindrique se trouve être partiellement en porte-à-faux. Afin d'éviter un risque de déboîtement, les nervures d'accrochage 16 des gaines de protection selon l'invention sont déportées vers le soufflet 1 de manière à ce que les colliers de serrage portent sur une zone plane et ne puissent basculer (figure 5). Les cônes de montages rigides connus seront avantageusement remplacés par des dispositifs de mise en place de la gaine s'adaptant automatiquement au diamètre de chaque "bol" 13 de joint de transmission, ou carter de crémaillère de direction. La première variante de ce cône automatique consiste en une simple feuille semi-rigide 19 de forme circulaire, par exemple en thermoplastique, découpée à plat, percée en son centre et fendue sur un rayon ou découpée suivant un secteur. Cette feuille est ensuite roulée pour adopter une forme conique qui, présentée sur le joint de transmission ou le bras de direction, permet de passer en douceur la gaine de protection de transmission ou de crémaillère. Pour empêcher la feuille conique de passer, avec la gaine, de l'autre côté du bol ou de la rotule de direction, il est possible de prévoir des arrêts moulés 20, ou constitués de languettes 21 pliables découpées dans la feuille 19. Selon la qualité choisie par le fabricant, cette simple feuille peut être ensuite jetée ou réutilisée (figures 6 et 7). Une autre variante d'exécution d'un cône de montage automatique consiste en un cône extensible 22 semi-rigide qui présente une section en dents de scie creuses 23 sur toute ou partie de sa longueur. Ces dents de scie se détendent ou se rétractent en fonction du diamètre du "bol" 13 de joint de transmission, et sont étudiées pour ne jamais présenter d'arêtes vives au soufflet qui est forcé par dessus. On peut bien sûr ajouter des arrêts internes sous forme par exemple de godrons ou tubulaires pour éviter que le cône n'accompagne la gaine lors du franchissement du "bol". Avec les cônes de montage connus, la gaine lubrifiée tend à s'échapper vers le petit diamètre. Pour y remédier, le dispositif selon l'invention comporte une section cylindrique 24 prolongeant l'extrémité de plus faible diamètre du cône, et sur laquelle on peut disposer provisoirement la gaine avant mise en place, ce qui facilite les opérations de montage (figures 8 et 9). L'avantage de ce dispositif, comme pour la variante précédente, est multiple - Un seul cône peut être utilisé pour tous les joints articulés. - Il requiert un effort minimal pour forcer le passage de la gaine souple, quel que soit le diamètre à franchir. - Il peut être moulé en une seule pièce. Selon une troisième variante d'exécution, la gaine souple est pourvue d'un cône de montage intégré 25, le cône et la gaine étant moulés en une seule pièce, soit par injection bi-matière, souple pour la gaine et semirigide pour le cône, soit par injection mono-matière. La gaine, du côté de son petit diamètre, est prolongée par un cône fendu ou fermé, lisse ou strié, en dents de scie, ou encore ondulé. Lors du montage, le cône est placé sur le bol 13 du joint articulé, la gaine est retournée sur elle-même avant d'être forcé par-dessus le cône intégré 25, ce dernier permettant une extension douce de la gaine par-dessus le bol. Le monteur pourra désolidariser le cône de la gaine par simple découpe, soit avant, soit après le passage par dessus le bol du joint articulé (figure 10). Le positionnement des divers éléments constitutifs donne à l'objet de l'invention un maximum d'effets utiles qui n'avaient pas été, à ce jour, obtenus par des dispositifs similaires. REVENDICATIONS 1". Gaine souple à soufflet pour joint articulé, destinée à la protection des joints articulés lubrifiés de type cardan, homocinétiques, tripodes, à billes, à rotule ou similaires utilisés pour transmettre un mouvement à des organes mobiles, ou d'organes tels que crémaillères de direction, en particulier dans le domaine des équipements de remplacement pour véhicules automobiles, ladite gaine consistant en un élément tubulaire formé de zones de fixations aux extrémités constituées d'éléments sensiblement cylindriques (4, 5, 6, 7 et 8, 9, 10) et d'un soufflet (1) central tronconique, caractérisée en ce que les plis du soufflet (1) comportent des flancs inclinés selon des angles asymétriques par rapport à l'axe longitudinal de la gaine : d'une part, du côté du grand diamètre, des angles fermés (Al) compris entre 10 et 300 et, d'autre part, du côté du petit diamètre, des angles ouverts (A2) compris entre .60 et 800 par rapport au même axe longitudinal, de façon à ce que, lorsque le soufflet (1) est soumis à des mouvements de rotation ou de flexion, la graisse contenue dans la gaine soit refoulée vers l'articulation (13) du joint articulé se trouvant du côté de l'extrémité de grand diamètre. 20. Gaine souple selon la revendication 1, se caractérisant par le fait que la surface interne des éléments cylindriques (4 à 10) de fixation comporte des nervures d'accrochage (16) circulaires déportées vers le soufflet (1), et non disposées au milieu desdites surfaces internes. 3 . Gaine souple selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que les surfaces extérieures des éléments cylindriques (4 à 10) de fixation destinées à recevoir des colliers de serrage sont pourvues de rainures circulaires (12) déterminées pour transmettre des compressions différenciées aptes à améliorer l'étanchéité. 40. Gaine souple selon l'une quelconque des revendications précédentes, destinées aux crémaillères de direction, se caractérisant par le fait qu'elle comporte un raccord souple (14) intégré coulé en une seule pièce avec la gaine et positionné de manière à pouvoir être raccordé au tube-évent destiné à compenser les différences de pression existant entre les deux gaines de protection à soufflet montées à chaque extrémité de la crémaillère des véhicules équipés de direction assistée. 5 . Gaine souple selon la revendication 4, se caractérisant par le fait que l'extrémité ouverte du raccord souple (14) comporte plusieurs sections de diamètres différents permettant de raccorder des tubesévents différents, l'autre extrémité étant fermée, pour permettre le montage de la gaine sur les crémaillères de direction non assistées, au moyen d'un opercule (15) intégré à la paroi de la gaine au moment du moulage et agencé pour pouvoir être facilement arrachée ou percé par le monteur lorsque la direction est assistée. 60. Outillage de mise en place d'une gaine souple selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait qu'il est constitué d'un cône de montage souple ou déformable de manière à ce que le diamètre de la base puisse aux différents diamètres des articulations (13) de joints de transmission, ou des carters de crémaillère de direction. 7 . Outillage selon la revendication 6, se caractérisant par le fait qu'il est constitué d'une feuille semi-rigide (19) de forme circulaire, découpée à plat, percée en son centre et fendue sur un rayon ou découpée suivant un secteur de façon à pouvoir être enroulée pour former un cône apte à être présentée sur le joint de transmission ou le bras de direction pour faciliter la mise en place de la gaine de protection. 80. Outillage selon la revendication 6, se caractérisant par le fait qu'il est constitué d'un cône extensible (22) présentant sur toute ou partie de sa longueur une section en dents de scie (23) creuses déterminées de manière à pouvoir se détendre ou se rétracter en fonction du diamètre du joint articulé, tout en ne présentant jamais d'arêtes vives à la gaine souple qui est passée dessus. 90. Outillage selon la revendication 8, se caractérisant par le fait qu'il comporte une section cylindrique (24) prolongeant l'extrémité de plus faible diamètre du cône extensible (22) et apte à recevoir provisoirement, avant sa mise en place, la gaine souple à installer, de manière à faciliter les opérations de montage. 100. Outillage selon la revendication 6, se caractérisant par le fait qu'il est constitué d'un cône de montage intégré (25) adaptable, moulé en une seule pièce avec la gaine de protection, soit par injection bimatière, souple pour la gaine et semi-rigide pour le cône, soit par injection mono-matière, ledit cône prolongeant ladite gaine du côté de son petit diamètre et pouvant être séparé de celle-ci par simple découpe, soit avant, soit après sa mise en place. 110. Outillage selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, se caractérisant par le fait qu'il comporte des arrêts sur sa face interne destinés à buter sur l'articulation (13) du joint de transmission ou le carter de crémaillère de direction pour empêcher le cône (19, 20, 22) d'être entraîné par la gaine souple, ledits arrêts pouvant être constitués d'éléments moulés (20) en relief, ou de languettes pliables (21) découpées dans la paroi du cône.