Brevet FR2827022A1 — publié le 20030110

La présente invention concerne une articulation cylindrique à l'état monté remplie de graisse et avec des moyens d'étanchéité souples, comprenant un élément intérieur articulé, qui est relié à un arbre, un élément extérieur articulé, contre lequel est moulé un tourillon creux avec une denture intérieure, dont la cavité se prolonge ouverte à l'intérieur de l'articulation, et des galets de roulement pour la transmission du couple de rotation entre l'élément extérieur articulé et l'élément intérieur articulé ; l'invention se rapporte également à des procédés de montage et de mise en place ou d'implantation d'une telle articulation. La cavité du tourillon creux se prolonge ici en particulier sans réduction de la section dans l'espace intérieur élargi de l'élément extérieur articulé. Au cours du montage des articulations du type mentionné, une fois que l'élément intérieur articulé, ainsi que l'arbre raccordé, est inséré dans l'élément extérieur articulé, ce dernier est rempli de graisse et l'espace annulaire ouvert entre l'arbre assemblé avec l'élément intérieur articulé et l'élément extérieur articulé est recouvert par un soufflet coulissé précédemment sur l'arbre. L'ouverture faisant la transition entre l'espace intérieur de l'articulation et le tourillon creux doit d'abord être obturée, afin que la graisse contenue ne s'échappe pas par le tourillon creux. À cet effet, il est d'usage jusqu'à présent d'usiner au tour, dans la zone de transition entre la cavité du tourillon creux et l'espace intérieur de l'articulation, un décrochement, dans lequel est pressé de manière imperdable à partir du côté intérieur de l'articulation un couvercle métallique bombé. L'étape d'usinage mécanique supplémentaire pour configurer la surface d'appui est relativement coûteuse. C'est pourquoi l'objet de l'invention est de concevoir une articulation cylindrique préparée pour le montage de l'articulation, qui peut être fabriquée avec des coûts moins élevés. Cet objet est résolu par le fait que la cavité dans le tourillon creux est exclusivement fermée par un tourillon enfiché dans celui-ci et l'étanchéité entre le tourillon et l'intérieur de l'articulation est réalisée au moyen d'un anneau réalisé dans une pâte pour joint souple déformée. Le tourillon peut être formé ici soit-pendant le stockage et le transport jusqu'à la mise en place dans un élément de construction-par un bouchon creux en forme de cuvette en tôle ou en matière plastique, dont l'extrémité avant comporte un décrochement à diamètre réduit, qui forme avec la cavité du tourillon creux une fente définie, qui est étanchée par l'anneau en pâte pour joint souple déformée, soit-après la mise en place de l'articulation dans un élément de construction-par un tourillon d'arbre à denture extérieure, enfiché dans le tourillon creux à denture intérieure et destiné à transmettre le couple de rotation, sachant qu'une fente annulaire entre le tourillon creux et le tourillon d'arbre est étanchée par l'anneau en pâte pour joint souple déformée et des moyens de blocage axial sont actifs entre le tourillon creux et le tourillon d'arbre. En particulier, il est prévu que le tourillon d'arbre est muni d'un chanfrein sur son extrémité libre, l'anneau en pâte pour joint souple étant actif entre le chanfrein et la denture intérieure du tourillon creux. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le bouchon creux est inséré avec un léger ajustement forcé amovible dans la denture intérieure. Cette conception permet, pendant la fabrication de l'élément extérieur articulé, de supprimer les étapes d'usinage mécanique supplémentaires dans la zone du tourillon creux après la réalisation de la denture intérieure, qui peut être effectuée par brochage. Le couvercle métallique habituel jusqu'à présent est remplacé par le tourillon enfiché et étanché par l'anneau en pâte pour joint souple. Ce tourillon peut être un bouchon creux en forme de cuvette à retirer ultérieurement, qui est mis en place en attente du tourillon d'arbre qui sera enfiché seulement plus tard. Mais le tourillon peut aussi, le cas échéant, être formé par un tourillon d'arbre enfiché de manière durable en vue de la transmission du couple de rotation. Pour la préparation, on insère tout d'abord un bourrelet circulaire de pâte pour joint souple dans la cavité du tourillon creux. Ce bourrelet peut être inséré en particulier dans une zone, dans laquelle les dents de la denture intérieure sont éliminées à la suite de l'usinage au tour d'une gorge. La pâte pour joint souple qui convient est par exemple la pâte Hylomaro , qui peut être déposée sous forme de matière ductile et qui durcit au contact de l'air pour former une pâte pour joint souple. Selon un premier mode de réalisation du procédé, on insère ensuite dans le tourillon creux un tourillon faisant fonction de bouchon, lequel comporte sur son extrémité avant un décrochement à diamètre réduit, qui forme une fente annulaire avec la cavité du tourillon creux et qui, au moment de l'introduction du tourillon, comprime l'anneau en pâte pour joint souple jusqu'à ce que l'espace intérieur de l'élément extérieur articulé soit provisoirement étanché. Le tourillon enfiché peut être conçu sous forme de bouchon creux en forme de cuvette en matière plastique ou en tôle et être muni sur l'extrémité arrière d'une collerette, qui sert de butée au moment de l'introduction dans le tourillon creux. Le tourillon peut avoir une forme extérieure purement cylindrique et être inséré avec un léger ajustement forcé dans la denture intérieure du tourillon creux. Une fois que l'étanchéité est réalisée entre l'intérieur de l'articulation et l'extérieur, il est possible d'effectuer le montage complet de l'articulation, y compris l'introduction de la graisse dans l'élément extérieur articulé et la réalisation de l'étanchéité entre l'élément extérieur articulé et l'arbre relié avec l'élément intérieur articulé, sachant que le tourillon faisant fonction de bouchon empêche l'écoulement de la graisse. Dans l'état de montage décrit, l'articulation finie peut être transportée vers le lieu d'utilisation. Sur ce lieu, il est alors possible de retirer le tourillon faisant fonction de bouchon et de le remplacer par un tourillon d'arbre avec une denture extérieure, tel qu'un tourillon de sortie d'un engrenage différentiel ou un tourillon à moyeu dans un système de support de roue, à la suite de quoi le tourillon creux de l'articulation est enfiché sur le tourillon d'arbre correspondant qui est déjà monté dans le véhicule. Les dentures mentionnées engrènent ici l'une dans l'autre en vue de transmettre le couple de rotation. Le blocage axial du tourillon d'arbre par rapport au tourillon creux peut être réalisé selon un processus habituel par une bague de blocage insérée dans des rainures annulaires. Le tourillon d'arbre mentionné est muni, à cet effet, de préférence d'un chanfrein sur l'extrémité avant libre et, en tout cas, avec une longueur telle qu'il déforme à nouveau souplement l'anneau en pâte pour joint souple qui a repris en partie de manière élastique sa forme initiale après le retrait du tourillon faisant fonction de bouchon. Grâce au chanfrein, l'anneau peut être maintenu en permanence avec la déformation élastique ou être introduit dans la denture extérieure du tourillon et être comprimé de manière étanche entre les dentures en prise l'une dans l'autre ou la rainure périphérique dans le tourillon creux et la denture extérieure sur le tourillon d'arbre. La déformation radiale de l'anneau en pâte pour joint souple est ainsi plus forte qu'avec le tourillon provisoire utilisé précédemment pour le montage et le transport. Selon un deuxième mode de réalisation du procédé, on insère dans le tourillon creux, directement après l'introduction de l'anneau en pâte pour joint souple, un tourillon d'arbre avec une denture extérieure, qui, dans un premier temps, remplit la fonction de bouchon pour le montage complet, mais sert déjà en même temps pour la transmission du couple de rotation ultérieure. La forme et la coopération avec l'anneau en pâte pour joint souple correspond donc entièrement à celle du tourillon d'arbre précédemment décrit. Des exemples de réalisation préférés de l'invention sont représentés sur les dessins et sont décrits ci-après par référence aux dessins, sur lesquels : la figure 1 représente une articulation montée selon l'invention dans un mode de réalisation en forme d'articulation tripode ; a) en coupe longitudinale b) en coupe transversale ; la figure 2 représente l'élément extérieur articulé de l'articulation selon la figure 1, sous forme de détail après l'introduction de l'anneau en pâte pour joint ; la figure 3 représente l'élément extérieur articulé selon la figure 2 après l'introduction d'un premier tourillon pour le montage et le transport ; la figure 4 représente l'élément extérieur articulé selon la figure 2 avec un deuxième tourillon enfiché, dans un premier mode de réalisation ; la figure 5 représente l'élément extérieur articulé selon la figure 2 avec un deuxième tourillon enfiché, dans un deuxième mode de réalisation. Les deux représentations de la figure 1 sont décrites ensemble ci-après. L'articulation tripode 10 comprend un élément intérieur articulé 11 avec un moyeu 12 et trois tourillons tripodes 13, répartis sur le pourtour, sur lesquels sont en appui de manière oscillante des systèmes à galets de roulement 14 en plusieurs parties. Dans l'élément intérieur articulé 11 est introduit un arbre 15. L'élément intérieur articulé 11 est enfiché dans un élément extérieur articulé 21, dans lequel peuvent rouler axialement les systèmes à galets de roulement 14. La fente annulaire ouverte entre l'arbre 15 et l'élément extérieur articulé 21 est étanchée par un soufflet 16 qui est fixé au moyen de bandes de serrage 17,18 sur l'arbre, à savoir dans l'élément extérieur articulé. Sur l'élément extérieur articulé 21 est moulé un tourillon creux 22, dans lequel est inséré un bouchon creux 31 en forme de cuvette. Celui-ci est décrit de manière plus approfondie par référence aux dessins suivants. La figure 2 représente un détail de l'élément extérieur articulé 21 de l'articulation tripode selon la figure 1 avec un tourillon creux 22 moulé contre une extrémité. L'intérieur de l'articulation 23 se prolonge ici sans diminution de section dans la cavité 24 du tourillon creux. Dans l'intérieur de l'articulation 23 sont esquissées des voies à rouleaux 25. Dans la cavité 24 est réalisée une denture intérieure 26, en particulier par brochage. La denture intérieure peut être supprimée dans une zone axiale par l'usinage au tour d'une gorge 29, dans laquelle est insérée un anneau 27 réalisé dans une pâte pour joint souple. L'anneau 27 peut toutefois aussi être déformé directement dans la denture intérieure. À une distance donnée de l'anneau 27, il est prévu une rainure annulaire 28 destinée à recevoir une bague de blocage axial. Sur la figure 3, les détails identiques à ceux de la figure 2 sont désignés par les mêmes repères. Jusqu'en ce point, il est fait référence à la description. Dans la cavité 24 tout d'abord ouverte du tourillon creux 22 est inséré un bouchon creux 31 d'un premier type, en forme de cuvette avec un fond 32 fermé et une butée en collerette 33 arrière. Dans la zone avant est prévu un décrochement 34 à plus petit diamètre, qui forme par rapport à la denture intérieure 24 une fente annulaire 35 avec un écart radial par rapport au sommet des dents. Le décrochement 34 est en contact avec l'anneau 27 en pâte pour joint souple et, de ce fait, constitue l'étanchéité entre l'intérieur de l'articulation 23 et la cavité du tourillon 24. Le bouchon creux 31 en forme de cuvette, en tôle ou en matière plastique, est inséré avec une précontrainte dans la denture intérieure 26. La figure 4 représente également un détail de l'élément extérieur articulé selon la figure 2, sachant qu'il convient de supposer qu'on est réellement en présence d'une articulation à l'état complètement monté selon la figure 1. Les mêmes détails sont désignés par les mêmes repères. Jusqu'en ce point il est fait référence à la description des figures 2 et 3. Sur cette figure, le bouchon creux 31 est retiré et remplacé par un tourillon d'arbre 41 avec une denture extérieure 42, qui est enfiché dans le tourillon creux 22 et coopère avec la denture intérieure 26 de celui-ci. L'extrémité avant libre du tourillon d'arbre 41 est munie d'un chanfrein 43 et, à une distance donnée de celui-ci, d'une rainure annulaire 44, qui reçoit une bague de blocage 45, qui est insérée dans la rainure annulaire 28 dans le tourillon creux 22. Dans cette position bloquée dans le sens axial, le chanfrein 43 est positionné dans la zone de l'anneau 27 en pâte pour joint souple. À cet effet, celui-ci est comprimé plus fortement que par le décrochement du bouchon creux utilisé précédemment. Une étanchéité de la cavité de l'articulation 26 vers l'extérieur est ainsi garantie de manière fiable. Une distance positive a entre l'anneau 27 et l'extrémité de la denture intérieure 26 doit être maintenue. La figure 5 représente également un détail de l'élément extérieur articulé selon la figure 2, sachant qu'il convient de supposer qu'on est réellement en présence d'une articulation à l'état complètement monté selon la figure 1. Les mêmes détails sont désignés par les mêmes repères. Jusqu'en ce point il est fait référence à la description des figures 2 et 3. À la différence de la figure 4, un élément extérieur articulé 21 dans lequel est enfiché un tourillon d'arbre 41'est représenté dans un mode de réalisation modifié. Les mêmes détails sont désignés par les mêmes repères. Jusqu'en ce point, il est fait référence à la description ci-dessus. La distance entre la rainure annulaire 44, destinée à recevoir la bague de blocage 45, et le chanfrein 43 sur l'extrémité avant du tourillon 41'est plus grande ici, de telle sorte qu'avec la même disposition de l'anneau 27 en pâte pour joint souple, celui-ci est comprimé comme précédemment complètement entre les dentures 26,42 pour réaliser l'étanchéité entre l'intérieur de l'articulation 23 et l'extérieur. REVENDICATIONS 1. Articulation cylindrique (10) à l'état monté remplie de graisse et avec des moyens d'étanchéité souples, comprenant un élément intérieur articulé (11), qui est relié à un arbre (15), un élément extérieur articulé (21), contre lequel est moulé un tourillon creux (22) avec une denture intérieure (26), dont la cavité (24) se prolonge ouverte à l'intérieur de l'articulation (23), et des galets de roulement destinés à transmettre le couple de rotation entre l'élément intérieur articulé (11) et l'élément extérieur articulé (21), caractérisée en ce que la cavité (24) dans le tourillon creux (22) est obturée exclusivement par un tourillon (31,41) inséré dans celui-ci et l'étanchéité entre le tourillon (31,41) et la cavité (24) est réalisée au moyen d'un anneau (27) en pâte pour joint souple (27). 2. Articulation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le tourillon est un bouchon creux (31) en forme de cuvette en tôle ou en matière plastique, qui, pour réaliser l'étanchéité, comporte sur son extrémité avant un décrochement (34) à diamètre réduit, qui forme avec la cavité (24) une fente annulaire définie, qui est rendue étanche par l'anneau (27) en pâte pour joint souple déformée (figure 3). 3. Articulation selon la revendication 2, caractérisée en ce que le bouchon creux (31) est inséré avec un léger ajustement forcé amovible dans la denture intérieure (26). 4. Articulation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le tourillon est un tourillon d'arbre (41), qui est inséré avec sa denture extérieure (42) dans la denture intérieure (26) du tourillon creux (22), moyennant quoi une fente annulaire entre le tourillon creux (22) et le tourillon d'arbre (41) est étanchée par l'anneau (27) en pâte pour joint souple déformée et des moyens de blocage axial (28,44, 45) sont actifs entre le tourillon creux (22) et le tourillon d'arbre (41) (figure 4, figure 5). 5. Articulation selon la revendication 4, caractérisée en ce que le tourillon d'arbre (41) est muni d'un chanfrein (43) sur l'extrémité libre. 6. Articulation selon une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'il est prévu une gorge (29) usinée au tour dans la denture intérieure (26) du tourillon creux (22) et destinée à recevoir l'anneau (27) en pâte pour joint souple. 7. Procédé de montage et de mise en place d'une articulation cylindrique (10) remplie de graisse et avec des moyens d'étanchéité souples, comprenant un élément intérieur articulé (11), qui est relié à un arbre (15), un élément extérieur articulé (21), contre lequel est moulé un tourillon creux (22) avec une denture intérieure (26), dont la cavité (24) se prolonge ouverte à l'intérieur de l'articulation (23), et des galets de roulement destinés à transmettre le couple de rotation entre l'élément intérieur articulé (11) et l'élément extérieur articulé (21), caractérisé en ce qu'avant le montage complet de l'articulation cylindrique (10), en particulier avant l'introduction de la graisse, un anneau (27) en pâte pour joint souple déformable est inséré dans la cavité (24) du tourillon creux (22), en ce que pour une période donnée, en particulier pour le stockage et le transport, un premier tourillon (31) est enfiché dans le tourillon creux (22) pour le rendre étanche, lequel déforme radialement de manière relativement faible l'anneau (27) destiné à réaliser une étanchéité provisoire, et en ce que, finalement, au moment de la mise en place de l'articulation cylindrique (10) dans l'élément de construction concerné, le premier tourillon (31) est retiré et un deuxième tourillon (41) avec une denture extérieure (42) destinée à la transmission du couple de rotation est inséré dans le tourillon creux (22), lequel comprime l'anneau (27) pour réaliser une étanchéité définitive entre le tourillon creux (22) et le deuxième tourillon (41). 8. Procédé de montage et de mise en place d'une articulation cylindrique (10) remplie de graisse et avec des moyens d'étanchéité souples, comprenant un élément intérieur articulé (11), qui est relié à un arbre (15), un élément extérieur articulé (21), contre lequel est moulé un tourillon creux (22) avec une denture intérieure (26), dont la cavité (24) se prolonge ouverte à l'intérieur de l'articulation (23), et des galets de roulement destinés à transmettre le couple de rotation entre l'élément intérieur articulé (11) et l'élément extérieur articulé (21), caractérisé en ce qu'avant le montage complet de l'articulation cylindrique (10), en particulier avant l'introduction de la graisse, un anneau (27) en pâte pour joint souple déformable est inséré dans la cavité (24) du tourillon creux (22), et en ce que, finalement, après le montage complet ou au moment de la mise en place de l'articulation cylindrique (10) dans l'élément de construction concerné, le premier tourillon (31) est retiré et un deuxième tourillon (41) avec une denture extérieure (42) destinée à la transmission du couple de rotation est inséré dans le tourillon creux (22), lequel comprime l'anneau (27) pour réaliser une étanchéité définitive entre le tourillon creux (22) et le deuxième tourillon (41).