Brevet FR2818338A1 — publié le 20020621

La présente invention concerne un soufflet d'étanchéité destiné à assurer l'étanchéité d'un joint de transmission reliant deux arbres, du type comprenant un corps de soufflet muni à chaque extrémité d'un talon destiné à assurer un contact étanche avec la périphérie d'un arbre ou d'un élément du joint solidaire d'un arbre, chaque talon comportant un épaulement radialement extérieur faisant transition entre le talon et le corps de soufflet et une surface d'appui s'étendant depuis l'épaulement et destinée à recevoir un organe de fixation étanche du talon contre l'arbre ou l'élément associé. Un tel type de soufflet d'étanchéité se rencontre fréquemment disposé sur deux arbres, par exemple reliés par une articulation ou un joint homocinétique, tel qu'un joint à tripode. Ces soufflets sont réalisés en élas- tomère et possèdent des plis concentriques ou hélicoïdaux et confinent du lubrifiant dans lequel baigne l'articulation ou le joint. La fixation de ce type de soufflet est réalisée, de façon connue, par le serrage d'organes de fixation sur chacun des talons du soufflet, le serrant ainsi fermement contre chacun des arbres ou contre une pièce solidaire de chaque arbre. Ces organes de fixation peuvent être des bagues fermées, des colliers, notamment à oreille, ou tout autre élément approprié. Sauf détérioration majeure de la membrane du soufflet, les zones les plus critiques quant à la bonne étanchéité du dispositif sont localisées au niveau des contacts serrés entre l'intérieur des talons et l'arbre correspondant. Dans le cas où les organes de fixation sont des bagues fermées serties par rétreint, une difficulté se présente. En effet, l'opération de sertissage d'une bague de fixation sur la surface d'appui du talon nécessite d'enfiler et de positionner la bague sur le talon, puis de la rétreindre pour l'amener par déformation plastique à son état monté. Le rétreint de la bague de fixation se compose alors d'une première phase de déformation de cette bague pour amener sa surface interne en contact simple avec la surface d'appui du talon, puis d'une deuxième phase de déformation de la bague pour la faire pénétrer dans le talon en comprimant la surface d'appui. Contrairement à la deuxième phase, la première phase de déformation ne contribue en rien au serrage entre le talon et l'arbre correspondant. Cependant, cette première phase implique un premier niveau de déformation plas- tique de la bague de fixation, augmentant ainsi les risques de sa détérioration et/ou de sa rupture lors de la seconde phase de montage, notamment si ce montage est automatisé, ou lors de sollicitations ultérieures en fonctionnement. Le but de l'invention est de prévenir les inconvénients mentionnés ci-dessus en proposant un soufflet qui garantisse une excellente étanchéité et dont le montage réduise les risques d'erreur en positionnement et de détérioration prématurée des organes de fixation. Conformément à l'invention, ce but est atteint avec un soufflet d'étanchéité du type précité tel que, pour chaque talon, la surface d'appui se prolonge sans augmentation de diamètre extérieur jusqu'à l'extrémité du talon et l'épaulement est adapté pour former une butée de positionnement longitudinal lors du montage de l'organe de fixation. Le soufflet peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - le talon est extérieurement de révolution et la surface d'appui est sensiblement cylindrique ; - la surface d'appui comporte une gorge circulaire ; et - la gorge est située à une distance de l'épaulement sensiblement égale à la longueur de la surface Interne de l'organe de fixation et est destinée à former un repère visuel de positionnement longitudinal lors du montage de l'organe de fixation. L'invention a également pour objet un joint de transmission, du type comprenant deux arbres, un organe de transmission articulé reliant les deux arbres, un soufflet d'étanchéité destiné à assurer l'étanchéité du joint, et deux organes de fixation des extrémités respectives du soufflet sur un arbre ou sur un élément du joint solidaire d'un arbre, les deux organes de fixation étant serrés sur ces extrémités avec un soufflet d'étanchéité tel que défini ci-dessus et tel qu'un col d'extrémité formant butée fait saillie radialement sur le talon du soufflet du côté extérieur de chaque organe de fixation. Suivant d'autres caractéristiques du joint de transmission suivant l'invention : - chaque organe de fixation comprime la surface d'appui associée du talon du soufflet en faisant disparaître au moins partiellement la gorge circulaire de la surface d'appui ; - l'organe de fixation est une bague fermée sertie par rétreint sur le talon associé ; et - l'organe de fixation est un collier à oreille pincée serti sur le talon associé. L'invention a également pour objet un procédé de fixation d'un soufflet d'étanchéité pour former un joint de transmission du type comprenant deux arbres, un soufflet d'étanchéité destiné à assurer l'étanchéité du joint, et deux organes de fixation des extrémités respectives du soufflet sur un arbre ou sur un élément du joint solidaire d'un arbre, les deux organes de fixation étant respectivement montés sur chacune des extrémités par les étapes successives d'enfilement de l'organe de fixation sur l'extrémité associée, de positionnement longitudinal de l'organe de fixation par rapport à l'extrémité associée et de serrage de l'organe de fixation avec un soufflet d'étanchéité tel que défini ci-dessus, et tel que chaque organe de fixation présente au repos un diamètre intérieur sensiblement égal au diamètre extérieur de la surface d'appui du talon. Suivant d'autres caractéristiques du procédé suivant l'invention : - l'organe de fixation est une bague fermée, et l'étape de serrage consiste en un rétreint de la bague par application sur sa périphérie d'une force uniforme ; et - l'organe de fixation est un collier à oreille, et l'étape de serrage consiste en un pincement de la base de l'oreille. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins sur lesquels : - la figure 1 est une vue de côté d'un joint de transmission selon l'invention, dont la portion délimitée par les axes en gras est représentée en coupe longitudinale ; - la figure 2 est une vue en coupe transversale du joint représenté sur la figure 1 selon la ligne 11-il-, - les figures 3a, 3b et 3c sont des vues en coupe longitudinale simplifiées correspondant à la zone encerclée III sur la figure 1 ; la figure 3a représente l'extrémité du soufflet suivant l'invention, l'organe de fixation et l'élément femelle du joint avant montage ; la figure 3b représente ces éléments positionnés les uns par rapport aux autres avant le serrage de l'organe de fixation ; la figure 3c représente l'état final de l'extrémité du soufflet serrée sur l'élément femelle du joint ; - les figures 4a, 4b et 4c sont des vues analogues respectivement aux figures 3a, 3b et 3c mais d'un joint suivant un second mode de réalisation de l'invention ; - la figure 5 est une vue analogues à la figure 3b, mais d'un joint relevant de l'art antérieur. Sur les figures 1 et 2 est représenté un joint de transmission 1 selon l'invention, reliant un premier arbre 4 et un second arbre 6. Les deux arbres 4 et 6 sont reliés par un organe de transmission mécanique non représenté en détail qui nécessite une bonne lubrification, au moyen notamment de graisse. Le confinement de ce lubrifiant au niveau du joint est assuré par le soufflet 2, qui est fixé à sa petite extrémité sur l'arbre 4, solidaire de l'élément mâle 5 du joint, et qui est fixé à sa grande extrémité sur la périphérie d'un élément femelle 7 du joint, solidaire de l'arbre 6. Le soufflet comporte un corps de soufflet 10, constitué d'une membrane élastique, en matériau plastique, à plusieurs plis de diamètre croissant à partir de l'arbre 4. Chacune des extrémités du soufflet se présente sous la forme d'un talon 11,12. La surface interne du talon 11,12 est destinée à être serrée de façon étanche contre la périphérie de l'organe associé. Sur la figure 1, le talon 11 est monté en contact serré sur l'arbre 4 et le talon 12 sur l'élément 7. De plus, dans l'exemple représenté sur les figures 1 et 2, le joint 1 est un joint à tripode, dont l'élément mâle 5 présente trois tourillons à galet 8, espacés angulairement de 1200 les uns des autres. L'élément femelle 7 possède des logements 9, chacun destiné à recevoir un galet 8. En coupe transversale, le profil extérieur, par rapport à l'axe de l'arbre 6, de l'élément femelle 7 est donc trilobé et constitué de la succession des profils extérieurs de ces logements 9, tel que représenté sur la figure 2. Afin d'assurer l'étanchéité du joint, le profil intérieur du talon 12 présente un certain nombre d'excroissances dirigées vers l'intérieur du joint de telle sorte qu'il soit complémentaire du profil extérieur de l'élément femelle 7 précédemment décrit. Dans l'exemple représenté, le talon 12 possède ainsi un profil intérieur trilo- bé, alors que sa surface extérieure a une section circulaire. Sur la figure 3a sont représentés le talon 12 du soufflet 2 selon l'invention, un organe de fixation 22 et l'extrémité de l'élément femelle 7 la plus à l'intérieur du joint. Le talon 12 comporte un épaulement 16 radialement extérieur qui fait transition entre le corps de soufflet 10 et le talon 12. Le talon comporte, à partir de l'épaulement 16 et jusqu'à son extrémité, une surface d'appui 20 destinée à recevoir l'organe de fixation 22. La surface d'appui 20 est sensiblement cylindrique et coaxiale au talon. Le profil intérieur en coupe longitudinale du talon 12 comporte plusieurs saillies 21, sensiblement en forme de V et dirigées vers l'intérieur du joint. Ces saillies 21 sont destinées à former des lignes d'étanchéité lorsque le talon 12 sera monté serré contre l'élément associé 7. L'organe de fixation 22 se présente sous la forme d'une bague fermée, en acier ou en aluminium. La surface extérieure de l'élément femelle 7 présente une gorge annulaire 23 située à proximité de l'extrémité de l'élément 7. Le profil en coupe longitudinale de cette cavité 23 est destiné à coopérer avec les sail- lies 21 du profil intérieur du talon 12 pour former les lignes d'étanchéité évoquées plus haut. Le montage du soufflet 2 consiste d'abord à positionner ce soufflet sur les éléments 4,7 du joint dont est recherchée l'étanchéité. Ne seront décrits par la suite que les détails du montage du talon 12 sur l'élément femelle 7 à titre d'exemple, étant entendu que le montage du talon 11 sur l'arbre 4 est analogue. L'organe de fixation 22 est ensuite enfilé sur le talon 12 avec un léger jeu radial, et est positionné longitudinalement de telle sorte qu'il soit amené en vis-à-vis de la surface d'appui 20, comme représenté sur la figure 3b, en utilisant l'épaulement 16 comme butée de positionnement. Enfin, l'organe de fixation 22 est rétreint afin de comprimer radia- lement la surface d'appui 20, appliquant ainsi une contrainte de serrage du talon 12 sur l'élément associé 7 et faisant apparaître à l'extrémité du talon 12 un col d'extrémité 24 en saillie radiale. L'état monté du talon 12 sur l'élément 7 est représenté sur la figure 3c. Dans le cas d'une bague fermée comme organe de fixation 22, le serrage consiste en l'application d'une force périphérique uniforme sur la surface extérieure de la bague. La bague, déjà pratiquement en contact simple avec le talon 12, se déforme alors plastiquement en rétreint et pénètre par sertissage dans le talon 12, écrasant la surface d'appui 20 et faisant apparaître le col d'extrémité 24. Pour mieux comprendre l'invention, la figure 5 reprend une vue identique à la figure 3b, mais dont le soufflet 2 est suivant l'art antérieur. Le talon 12 du soufflet 2 comprend les mêmes éléments que précédemment, mais il comporte en plus à l'état libre, un col d'extrémité 28 situé à l'extrémité du talon 12 et s'étendant radialement vers l'extérieur. Le montage avant serrage d'un tel soufflet illustré sur la figure 5 implique que l'organe de fixation 22 soit enfilé sur le talon en franchissant le col 28 avec un léger jeu radial, avant d'être positionné en vis-à-vis de la surface d'appui 20. Puisque le talon du soufflet suivant l'invention, à l'état libre, ne présente pas de col d'extrémité mais une surface d'extrémité en prolongement de la surface d'appui 20, aucune déformation préalable de l'organe de fixation 22 n'est nécessaire lors du montage pour l'amener en contact avec la surface d'appui 20. L'organe 22 possède au repos un diamètre intérieur à peine supérieur au diamètre de cette surface 20. Aussi, pour un même degré de serrage entre le talon et l'arbre correspondant, le joint 1 comportant un soufflet suivant l'invention permet de diminuer la valeur de déformation de l'organe de fixation 22, c'est-à-dire la différence entre le diamètre intérieur de l'organe de fixation 22 à l'état libre et celui après montage serré, par rapport à des joints du même type relevant de l'art antérieur. La fiabilité et la reproductibilité du serrage des talons sont par suite améliorées. La figure 4a représente un second mode de réalisation de l'invention. Le talon 12 du soufflet 2 suivant ce mode de réalisation comporte les mêmes éléments que celui relevant du premier mode de réalisation représenté sur la figure 3a, à savoir une surface d'appui 20 et un épaulement 16 radialement extérieur. Cependant, la surface d'appui 20 comporte de plus une gorge circulaire 26. Le montage du soufflet 12 suivant ce second mode de réalisation est illustré sur la figure 4b. Il est identique à celui du premier mode de réalisation. Avantageusement et tel que représenté sur la figure 4b, la gorge 26 sert de repère visuel de positionnement longitudinal de l'organe de fixation 22 dans le cas où cette gorge 26 est située à une distance sensiblement égale à la longueur de la surface interne de l'organe de fixation 22. En raison de ce positionnement par rapport à la gorge 26, un léger jeu axial peut subsister entre l'épaulement 16 et l'organe de fixation 28 avant serrage. Le serrage de l'organe de fixation 22 est illustré sur la figure 4c et se décrit dans les même termes que dans le cas de la figure 3c. Le serrage de l'organe de fixation 22 fait apparaître un col d'extrémité 24 formant butée, tout en faisant disparaître partiellement ou totalement la gorge 26 de la surface d'appui 20 écrasée. Ainsi, dans les deux modes de réalisation de l'invention, lorsque l'organe de fixation 22 est monté serré, le joint de transmission 1 dispose d'un soufflet fixé en contact étanche contre chacun des arbres ou des pièces solidaires des arbres, avec une butée en saillie de chaque côté de l'organe de fixation. La présence de la gorge circulaire 26 permet par ailleurs une répartition plus homogène des contraintes de fixation au sein du talon lors de la compression du volume de matière située sous la surface d'appui 20 écrasée par l'organe de fixation 22. Il convient de noter que le profil en coupe transversale de la surface externe du talon 12 ne se limite pas à un profil circulaire, mais peut présenter des excroissances dirigées vers l'extérieur, notamment en vis-àvis des logements 9 de l'élément femelle 7, afin que le talon serré présente une épaisseur de matière sensiblement constante sur toute sa section. La bague 22 présente alors, au repos, un profil non circulaire correspondant. La pression de serrage est ainsi répartie de façon plus homogène au sein de la matière constitutive du talon. En variante, la bague fermée peut être remplacée par un collier à oreille comme organe de fixation 22. Le serrage consiste alors en l'application d'une force de pincement au niveau de la base de l'oreille dont est classiquement pourvue un tel collier, déjà pratiquement en contact sim- ple avec le talon 12. Le pincement de l'oreille entraîne la diminution du diamètre intérieur du collier, qui pénètre dans le talon 12, faisant apparaître le col d'extrémité 24. Enfin, l'invention s'applique à tout joint de transmission et non seulement à ceux présentant une symétrie ternaire comme dans les exem- ples développés. REVENDICATIONS 1.-Soufflet d'étanchéité destiné à assurer l'étanchéité d'un joint de transmission reliant deux arbres (4,6), du type comprenant un corps de soufflet (10) muni à chaque extrémité d'un talon (11,12) destiné à assurer un contact étanche avec la périphérie d'un arbre (4) ou d'un élément (7) du joint solidaire d'un arbre (6), chaque talon comportant un épaulement radia- lement extérieur (16) faisant transition entre le talon (12) et le corps de soufflet (8), et une surface d'appui (20) s'étendant depuis l'épaulement (16) et destinée à recevoir un organe (22) de fixation étanche du talon contre l'arbre ou l'élément associé, caractérisé en ce que la surface d'appui (20) se prolonge sans augmentation de diamètre extérieur jusqu'à l'extrémité du talon (11,12), et en ce que l'épaulement (16) est adapté pour former une butée de positionnement longitudinal lors du montage de l'organe de fixation (22). 2.-Soufflet suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le talon (11,12) est extérieurement de révolution et la surface d'appui (20) est sensiblement cylindrique. 3.-Soufflet suivant l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que la surface d'appui (20) comporte une gorge circulaire (26). 4.-Soufflet suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la gorge (26) est située à une distance de l'épaulement (16) sensiblement égale à la longueur de la surface interne de l'organe de fixation (22) et est destinée à former un repère visuel de positionnement longitudinal lors du montage de l'organe de fixation (22). 5.-Joint de transmission, du type comprenant deux arbres (4,6), un organe de transmission articulé reliant les deux arbres, un soufflet d'étanchéité (2) destiné à assurer l'étanchéité du joint, et deux organes (22) de fixation des extrémités respectives du soufflet sur un arbre (4) ou sur un élément (7) du joint solidaire d'un arbre (6), les deux organes de fixation (22) étant serrés sur ces extrémités, caractérisé en ce que le soufflet d'étanchéité (2) est suivant l'une des revendications 1 à 4, et en ce qu'un col d'extrémité (24) fait saillie radialement sur le talon (11,12) du soufflet du côté extérieur de chaque organe de fixation (22). 6.-Joint de transmission suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le soufflet est suivant la revendication 3 ou 4, et en ce que chaque organe de fixation (22) comprime la surface d'appui (20) associée du talon (11,12) du soufflet (2) en faisant disparaître au moins partiellement la gorge circulaire (26) de la surface d'appui (20). 7.-Joint de transmission suivant la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que l'organe de fixation (22) est une bague fermée sertie par rétreint sur le talon associé (11,12). 8.-Joint de transmission suivant la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que l'organe de fixation (22) est un collier à oreille pincée serti sur le talon associé (11, 12). 9.-Procédé de fixation d'un soufflet d'étanchéité pour former un joint de transmission du type comprenant deux arbres, un soufflet d'étanchéité (2) destiné à assurer l'étanchéité du joint, et deux organes (22) de fixation des extrémités respectives du soufflet sur un arbre (4) ou sur un élément (7) du joint solidaire d'un arbre (6), les deux organes de fixation (22) étant respectivement montés sur chacune des extrémités par les étapes successives d'enfilement de l'organe de fixation (22) sur l'extrémité associée, de positionnement longitudinal de l'organe de fixation (22) par rapport à l'extrémité associée et de serrage de l'organe de fixation (22), caractérisé en ce que le soufflet d'étanchéité (2) est suivant l'une des revendications 1 à 4, et en ce que l'organe de fixation (22) présente au repos un diamètre intérieur sensiblement égal au diamètre extérieur de la surface d'appui (20) du talon (12). 10.-Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que l'organe de fixation (22) est une bague fermée, et en ce que l'étape de serrage consiste en un rétreint de la bague par application sur sa périphérie d'une force uniforme. 11.-Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que l'organe de fixation (22) est un collier à oreille et en ce que l'étape de serrage consiste en un pincement de la base de l'oreille.