Brevet FR2829537A1 — publié le 20030314

L'invention concerne un soufflet destiné à rendre étanche un interstice annulaire entre deux pièces liées de manière fixe en rotation, pouvant subir un débattement angulaire réciproque et pouvant coulisser axialement l'une par rapport à l'autre, notamment dans un joint homocinétique coulissant, le soufflet étant réalisé en un matériau polymère dur, à faible allongement, et comportant une première collerette plus grande pour la fixation sur une première pièce, une seconde collerette plus petite pour la fixation sur une seconde pièce, et plusieurs unités de plis annulaires s'étendant entre la première et la seconde collerette, qui, en tant que plis extérieurs constitués de deux flans annulaires, forment un sommet de pli entre deux creux de pli. En raison d'exigences toujours croissantes, les soufflets du type cité sont de plus en plus souvent fabriqués en matériaux polymères durs qui, comparés aux matériaux élastiques, mous, utilisés antérieurement, présentent une capacité de résistance améliorée sur le plan mécanique et chimique. Leur utilisation est inévitable dans l'optique de l'accroissement des vitesses de rotation et des exigences plus élevées quant à la durée vie. Un problème est posé par leur flexibilité qui est moindre, et qui peut devenir problématique, notamment aux basses températures. Dans le cas de joints homocinétiques qui n'assurent qu'un débattement angulaire entre deux pièces en rotation, il est aujourd'hui possible, à l'aide de soufflets fabriqués avec les matériaux déjà cités, de satisfaire à toutes les exigences imposées. Dans le cas de joints homocinétiques coulissants, qui en-dehors du mouvement de débattement angulaire, assurent également un coulissement axial entre les deux pièces en rotation, cela conduit au niveau des soufflets d'étanchéité, lorsque le joint est en position de flexion angulaire et de rétraction, à un contact de frottement entre les flancs annulaires sur le côté intérieur de l'angle de flexion, et, lorsque le joint est en position de flexion angulaire et étirée, à un dépliage excessif des plis annulaires individuels sur le côté extérieur de l'angle de flexion, qui peut conduire à un affaissement des plis annulaires ou à d'autres désordres. Notamment dans le cas de vitesses de rotation élevées, cela peut aller audelà de l'élasticité du soufflet et conduire à des dommages sur le soufflet. D'après le document US 5 236 394, on connaît un soufflet du type de celui cité en introduction et présentant les caractéristiques supplémentaires suivantes : un premier groupe d'au moins trois plis annulaires avec un raccordement à la première collerette, présente dans la direction de la première collerette vers la seconde collerette, un diamètre décroissant des sommets de pli et des creux de pli, un second groupe de plis annulaires avec un raccordement à la seconde collerette, d'au moins un pli, présente un diamètre constant des creux de pli et, le cas échéant, des sommets de pli, et le rapport du diamètre du sommet de pli du plus grand pli annulaire du premier groupe, au diamètre de la seconde collerette est 2,5. Ainsi, la déformation du soufflet lors de la flexion angulaire et de la variation de longueur axiale, est, par une spécialisation de deux groupes de plis, rapportée à ceux-ci de façon telle que le premier groupe de plis de taille décroissante se déforme principalement sous la forme d'une flexion angulaire, et le second groupe constitué d'au moins un pli de petit diamètre compense principalement la variation de longueur axiale par allongement. Des soufflets comprenant deux groupes de plis se distinguant l'un de l'autre sont par exemple également connus d'après les documents DE 33 09 386 Cl, DE 43 23 686 C2, DE 196 01 096 Al et DE 198 06 173 Cl. Dans ces soufflets on trouve toutefois entre les deux groupes de plis, une zone qui est en contact permanent avec l'arbre situé à l'intérieur. D'après le document DE 38 73 496 T2, on connaît un soufflet du type cité, comprenant deux zones fonctionnelles distinctes, avec des plis dont les flancs sont parallèles est sont reliés à l'extérieur respectivement par un bourrelet annulaire arrondi. Par contre, les plis annulaires selon l'invention considérée, pour une orientation coaxiale des deux collerettes l'une par rapport à l'autre, dans la position d'implantation, ne sont pas en contact avec un arbre situé à l'intérieur et les plis annulaires présentent respectivement une forme sensiblement de cône double. Dans le cas du soufflet selon le document US 5 236 394, les deux flancs annulaires de chaque unité de plis annulaires du premier groupe, présentent des angles de flancs sensiblement de même valeur par rapport à des plans de référence d'orientation radiale. L'angle d'ouverture entre les deux flancs annulaires se situe ici respectivement en-dessous de 250. Lors de mouvements de flexion angulaire du soufflet, on atteint de ce fait rapidement un contact de surface entre les unités de plis annulaires, individuelles. A partir de là, le but de la présente invention consiste à fournir un soufflet du type cité en dernier lieu, qui permet de satisfaire à des exigences plus élevées en fonctionnement, sans entraîner de dommages, et qui est ainsi particulièrement adapté à des joints homocinétiques coulissants. Ce but est atteint conformément à l'invention, grâce à un soufflet du type de celui mentionné en dernier lieu et caractérisé en ce que de plus les deux flancs de pli de chacun des plis annulaires du premier groupe forment avec un plan radial, des angles respectivement sur les côtés opposés de ce plan radial, un angle ss plus petit étant formé par le flanc annulaire dirigé vers la seconde collerette, et un angle a plus grand, avec a > ss+25O, étant formé par le flanc annulaire dirigé vers la première collerette. Par ailleurs, il est en outre prévu que les flancs annulaires de chacun des plis annulaires du second groupe forment avec un plan radial, des angles respectivement sur les côtés opposés de ce plan radial, le flanc annulaire dirigé vers la seconde collerette formant un angle ss, et le flanc annulaire dirigé vers la première collerette formant un angle a qui est défini par ss : t 50. Comme les flancs annulaires approximativement coniques, notamment les flancs annulaires du premier groupe, dirigés vers la première collerette, peuvent être courbés de manière convexe vers l'extérieur, il est nécessaire de définir les hypothèses suivantes, à savoir qu'en guise de référence pour les indications angulaires, il faut prendre en considération respectivement la surface conique entre la ligne extérieure d'un creux de pli et la ligne extérieure d'un sommet de pli, à savoir, vu en coupe longitudinale, la droite entre le rayon extérieur le plus petit d'un creux de pli et le rayon extérieur le plus grand d'un sommet de pli. Le premier groupe de plis peut comporter jusqu'à cinq plis annulaires, et le second groupe de plis annulaires peut comporter jusqu'à huit plis annulaires. Le choix du nombre de plis se fait en fonction du profil d'exigences considéré. Il est manifeste qu'avec un nombre croissant de plis annulaires, la tendance est à un accroissement de la longueur d'encombrement, le travail angulaire des plis individuels ayant toutefois tendance à diminuer dans ce cas. Indépendamment de cela, la forme des plis peut varier dans des zones déterminées, c'est à dire qu'il est possible de prévoir des plis plus pointus et des plis plus larges, les plis du premier groupe étant en principe plus larges (plus volumineux), et les plis du second groupe plus pointus (étroits). Selon une configuration améliorée, entre les plis annulaires du premier groupe et les plis annulaires du second groupe, est prévu un pli de transition dont les diamètres au niveau des creux de pli diffèrent, le diamètre du creux de pli sur le flanc annulaire dirigé vers la première collerette étant supérieur au diamètre du creux de pli sur le flanc annulaire dirigé vers la seconde collerette. Dans ce cas, il est notamment prévu que les flancs annulaires du pli de transition forment avec un plan radial, des angles respectivement sur les côtés opposés de ce plan radial, le flanc annulaire dirigé vers la seconde collerette formant un angle ss, et le flanc annulaire dirigé vers la première collerette formant un angle a qui est défini par ss+2So a (3+5 . Le pli de transition cité est donc similaire aux plis annulaires du premier groupe dans la mesure où le diamètre de ses creux de pli diminue en direction de la seconde collerette ; en ce qui concerne la configuration angulaire des flancs annulaires, il est toutefois plutôt similaire aux plis annulaires du second groupe. Cela doit permettre d'éviter au mieux possible, même pour des mouvements angulaires plus importants du soufflet, un contact de frottement des creux de plis sur un arbre situé à l'intérieur. De préférence on utilisera en guise de matériau pour la fabrication du soufflet, un élastomère thermoplastique (TPE). Le matériau peut notamment être un TPE à base de polyuréthanne (TPU), à base de polyester (TPEE), plus particulièrement un polyéther (ester) ou un polyester (ester), ou bien à base de polyamide (TPA) ou encore à base de polyoléfine (TPO), dans ce cas notamment un polypropylène ou un polyéthylène. Un exemple de réalisation préféré d'un soufflet conforme à l'invention va être explicité plus en détail dans la suite, au regard des dessins annexés, qui montrent : Fig. 1 un soufflet conforme à l'invention, en demi- coupe longitudinale, sur lequel sont indiquées différentes caractéristiques individuelles ; Fig. 2 la représentation selon la figure 1, sur laquelle sont indiquées les dimensions caractéristiques définissant l'invention ; Fig. 3 deux plis annulaires en coupe longitudinale, avec représentation des indications angulaires. Sur la figure 1 est représenté un soufflet, montrant la présence d'une première collerette 11 de plus grand diamètre et comportant une zone de raccordement 11', d'une seconde collerette 12 de diamètre plus petit et comportant une zone de raccordement 12', ainsi que d'un total de sept plis annulaires complets. Un premier groupe A comprend trois plis annulaires Al, A2, A3 dont les creux de pli et les sommets de pli sont d'un diamètre décroissant de pli en pli, respectivement de la première collerette 11 à la seconde collerette 12. Un second groupe B de deux plis complets Bl et B2 et avec au total trois sommets de pli, présente des creux de pli et des sommets de pli d'un même diamètre entre-eux. Un troisième pli de transition C se situe entre le premier groupe A et le second groupe B et présente des creux de pli de diamètre décroissant de la première collerette 11 vers la seconde collerette 12. Sur le pli Al est indiqué que l'on considère un pli annulaire entier comme étant un pli extérieur avec un sommet de pli 21 situé entre deux creux de pli 22. Sur la figure 2, les détails identiques à ceux de la figure 1 sont marqués des mêmes repères. On se réfère à la description précédente. Dl désigne le diamètre extérieur du premier pli Al du premier groupe A, D2 désigne le diamètre extérieur de la seconde collerette 12. Conformément à l'invention, le rapport entre les deux diamètres est 2,5. Sur la figure 3 est représenté un pli individuel, la figure 3a faisant apparaître sur un pli, qui peut par exemple être le pli Al, un premier flanc 31 et un second flanc annulaire 32. Un plan radial R est normal à l'axe longitudinal L du soufflet. L'angle d'ouverture du premier flanc annulaire 31 par rapport au pan radial R est désigné par a, l'angle d'ouverture du second flanc annulaire 32 par rapport au plan radial R est désigné par P. La figure 3b laisse entrevoir que sur un flanc annulaire 31 convexe extérieur, tout comme éventuellement sur un flanc annulaire concave extérieur, le côté de l'angle d'ouverture a s'écartant du plan radial, est formé par une droite entre la ligne périphérique 41 la plus grande du sommet de pli et la ligne périphérique extérieure 42 la plus petite du creux de pli attenant. La figure 3a montre que le côté de l'angle d'ouverture ss s'écartant du plan radial, est formé par une surface conique au sens strict, du flanc annulaire 32 lui-même. REVENDICATIONS. 1. Soufflet destiné à rendre étanche un interstice annulaire entre deux pièces liées de manière fixe en rotation, pouvant subir un débattement angulaire réciproque et pouvant coulisser axialement l'une par rapport à l'autre, notamment dans un joint homocinétique coulissant, le soufflet étant réalisé en un matériau polymère dur, à faible allongement, et comportant une première collerette (11) plus grande pour la fixation sur une première pièce, une seconde collerette (12) plus petite pour la fixation sur une seconde pièce, et plusieurs unités de plis annulaires s'étendant entre la première et la seconde collerette, qui, en tant que plis extérieurs constitués de deux flans annulaires (31, 32), forment un sommet de pli (21) entre deux creux de pli (22), un premier groupe (A) d'au moins trois plis annulaires avec un raccordement à la première collerette (11), présentant dans la direction de la première collerette vers la seconde collerette, un diamètre décroissant des sommets de pli (21) et des creux de pli (22), un second groupe (B) de plis annulaires avec un raccordement à la seconde collerette (12), d'au moins un pli, présentant un diamètre constant des creux de pli (22) et, le cas échéant, des sommets de pli (21), et le rapport du diamètre Dl du sommet de pli (21) du plus grand pli annulaire (Al) du premier groupe (A), au diamètre D2 de la seconde collerette (12) étant 2, 5, caractérisé en ce que de plus les deux flancs de pli (31, 32) de chacun des plis annulaires du premier groupe (A) forment avec un plan radial (R), des angles respectivement sur les côtés opposés de ce plan radial, un angle ss plus petit étant formé par le flanc annulaire (32) dirigé vers la seconde collerette (12), et un angle a plus grand, avec a ss+2501 étant formé par le flanc annulaire dirigé vers la première collerette (11). 2. Soufflet selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier groupe (A) comprend jusqu'à cinq plis annulaires. 3. Soufflet selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le second groupe (B) comprend jusqu'à huit plis annulaires. 4. Soufflet selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les flancs annulaires (31, 32) de chacun des plis annulaires du second groupe (B) forment avec un plan radial, des angles respectivement sur les côtés opposés de ce plan radial, le flanc annulaire (32) dirigé vers la seconde collerette (12) formant un angle P, et le flanc annulaire (31) dirigé vers la première collerette (11) formant un angle a qui est défini par ss 5 . 5. Soufflet selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'entre les plis annulaires du premier groupe (A) et les plis annulaires du second groupe (B), est prévu un pli de transition (C) dont les diamètres au niveau des creux de pli (22) diffèrent, le diamètre du creux de pli sur le flanc annulaire (31) dirigé vers la première collerette (11) étant supérieur au diamètre du creux de pli sur le flanc annulaire (32) dirigé vers la seconde collerette (12). 6. Soufflet selon la revendication 5, caractérisé en ce que les flancs annulaires (31,32) du pli de transition (C) forment avec un plan radial (R), des angles respectivement sur les côtés opposés de ce plan radial, le flanc annulaire (32) dirigé vers la seconde collerette (12) formant un angle ss, et le flanc annulaire (31) dirigé vers la première collerette (11) formant un angle a qui est défini par ss+2So a p+5 . 7. Soufflet selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le soufflet est réalisé en un élastomère thermoplastique (TPE). 8. Soufflet selon la revendication 7, caractérisé en ce que le matériau comprend un TPE à base de polyuréthanne (TPU). 9. Soufflet selon la revendication 7, caractérisé en ce que le matériau comprend un TPE à base de polyester (TPEE). 10. Soufflet selon la revendication 9, caractérisé en ce que le TPEE est un polyéther (ester) ou un polyester (ester). 11. Soufflet selon la revendication 7, caractérisé en ce que le matériau comprend un TPE à base de polyamide (TPA). 12. Soufflet selon la revendication 7, caractérisé en ce que le matériau comprend un TPE à base de polyoléfine (TPO). 13. Soufflet selon la revendication 12, caractérisé en ce que le TPO est un polypropylène ou un polyéthylène.