Brevet FR2834023A1 — publié le 20030627

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 chacune de ses deux extrémités 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, et, pour chaque talon, une surface d'appui qui s'étend de façon sensiblement parallèle à la face extérieure du talon et qui est destinée à recevoir un organe de fixation étanche du talon contre l'arbre ou l'élément associé. Elle concerne également un joint de transmission pourvu d'un tel soufflet. Les deux arbres sont par exemple reliés par une articulation ou un joint homocinétique, tel qu'un joint tripode ou à billes. Les soufflets, réalisés généralement en élastomère, 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, les serrant ainsi fermement contre chacun des arbres ou contre une pièce solidaire de chaque arbre. Les organes de fixation peuvent être des bagues fermées, des colliers, notamment à oreille, ou tout autre élément approprié. Les surfaces d'appui de ces organes de fixation étant portées par les faces extérieures des talons, chaque organe de fixation déforme la matière du talon correspondant, voire y pénètre, afin de garantir un contact étanche entre le talon et l'arbre ou la pièce correspondant. Cette déformation de matière génère une forte concentration de contraintes et s'accompagne parfois d'amorces de fissure dans la matière du talon, au niveau des arêtes vives de l'organe de fixation en appui sur le talon. En fonctionnement, le soufflet doit être à même de se déformer afin de suivre les mouvements axiaux et/ou angulaires imposés par chacun des arbres du joint, notamment lorsque ce dernier travaille sous angle de brisure. Le talon du soufflet est alors soumis à des efforts répétés de traction et de compression, qui, cumulés aux contraintes de serrage évoquées plus haut, permettent la propagation des fissures ou provoquent l'apparition et la propagation de nouvelles fissures dans la matière du talon. Au bout d'un certain temps de fonctionnement, les talons de soufflets risquent de se déchirer, auquel cas l'étanchéité n'est plus assurée, pouvant entraîner un grippage ou une rupture mécanique du joint ou de l'articulation par manque de lubrification. Le but de l'invention est de proposer un soufflet d'étanchéité à talons possédant une haute tenue mécanique, le risque qu'une fissure apparaisse et se propage dans la matière de ces talons étant limité. A cet effet, l'invention a pour objet un soufflet d'étanchéité du type précité, qui comporte, pour au moins un de ses deux talons d'extrémité, d'une part, un organe supplémentaire portant au moins une partie de ladite surface d'appui et délimitant, sur une face opposée à la face portant ladite surface d'appui, une surface de recouvrement au moins partiel de la face extérieure du talon, destinée à transmettre des efforts de serrage radiaux de l'organe de fixation au talon, et, d'autre part, des moyens de fixation de la position de la pièce supplémentaire sur la face extérieure du talon. Suivant d'autres caractéristiques de ce soufflet d'étanchéité, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - l'organe supplémentaire est constitué de la même matière que le talon correspondant ; - l'épaisseur dudit organe supplémentaire est supérieure à 20% de l'épaisseur du talon correspondant ; - lesdits moyens de fixation comportent une rainure transversale ménagée dans la face extérieure du talon et un bourrelet solidaire de l'organe supplémentaire, en saillie de la surface de recouvrement et adaptée pour être reçue dans ladite rainure transversale ; - la face de l'organe supplémentaire portant la surface d'appui comporte au moins une saillie destinée à former une butée pour l'organe de fixation lorsque l'organe de fixation est serré ; - la face de l'organe supplémentaire portant la surface d'appui comporte deux saillies de butée distantes l'une de l'autre d'une longueur sensiblement égale à la longueur de la surface interne de l'organe de fixation et destinées à former respectivement un repère visuel de positionnement longitudinal lors du montage dudit organe de fixation ; - le corps de soufflet comporte des plis, et l'organe supplémentaire comporte une languette souple adaptée pour s'appuyer sur la surface dirigée vers le talon du pli d'extrémité adjacent du corps de soufflet ; - ledit organe supplémentaire est mobile entre une position éloignée de la face extérieure du talon et une position de recouvrement de ladite face extérieure dans laquelle la surface de recouvrement de l'organe est en contact avec ladite face extérieure ; - ledit organe est relié au soufflet par un élément souple adapté pour permettre le déplacement dudit organe entre sa position éloignée et sa position de recouvrement ; - le talon, l'élément souple et l'organe supplémentaire sont réalisés par moulage d'un seul tenant ; - ledit organe supplémentaire est de révolution ; et - pour au moins un de ses deux talons d'extrémités, le soufflet comporte plusieurs organes supplémentaires sous forme de pattes, distantes les unes des autres et réparties suivant la périphérie du talon correspondant. 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 lesdites extrémités, dans lequel le soufflet d'étanchéité est tel que défini ci-dessus, et dans lequel, pour le ou chaque talon d'extrémité, la ou les organes supplémentaires sont disposés radialement, par rapport à l'axe de l'arbre ou de l'élément du joint correspondant, entre le talon et l'organe de fixation correspondants. Suivant d'autres caractéristiques de ce joint : - l'organe de fixation est une bague fermée, serrée par rétreint sur le talon correspondant ; et - l'organe de fixation est un collier à oreille pincée, serré sur le talon correspondant. 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 et partiellement en coupe longitudinale d'un joint de transmission selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe transversale du joint de la figure 1 selon la ligne ll-ll ; - les figures 3A et 3B sont des vues en coupe longitudinales correspondant à la zone cerclée tit sur la figure 1, la figure 3A représentant l'extrémité du soufflet suivant l'invention assemblée mais non serrée sur un arbre du joint de la figure 1, et la figure 3B représentant la même extrémité du soufflet assemblée et serrée sur l'arbre au moyen d'un organe de fixation du joint selon l'invention ; et - la figure 4 est une vue analogue à la figure 3B, d'une variante du joint selon l'invention. Sur la figure 1 est représenté un joint de transmission 1 selon l'invention, reliant un premier arbre 2 et un second arbre 4. Les deux arbres sont reliés par un organe de transmission mécanique non représenté en détail, qui comporte un élément mâle non visible sur la figure et solidaire de l'arbre 2, et un élément femelle 6 solidaire de l'arbre 4. Le joint 1 est par exemple un joint homocinétique tel qu'un joint du type tripode ou à billes. Cet organe de transmission nécessite une bonne lubrification, notamment au moyen de graisse. Le confinement de ce lubrifiant au niveau du joint 1 est assuré par un soufflet 10 qui est fixé à sa petite extrémité sur l'arbre 2 et qui est fixé à sa grande extrémité sur la périphérie de l'élément femelle 6. Chaque extrémité du soufflet est fixée par un organe de fixation 8, sous forme d'une bague fermée rétreinte, en acier ou en aluminium. Le soufflet 10 comporte un corps de soufflet 12, constitué d'une membrane élastique, par exemple en caoutchouc, à plusieurs plis de diamètre croissant à partir de l'arbre 2. Chacune des deux extrémités du soufflet 10 se présente sous la forme d'un talon 14,16, plus épais que les plis du corps de soufflet 12. La face extérieure 18 des talons 14,16 est cylindrique. La face intérieure 20 des talons 14,16 est quant à elle destinée à être serrée de façon étanche par les bagues 8, contre respectivement la périphérie de l'arbre 2 et de l'élément femelle 6. Pour l'exemple représenté sur la figure 1, le talon 16 relève de l'art antérieur et ne sera donc pas décrit plus avant. Au niveau du talon 14, le soufflet 10 comporte un organe supplémentaire 22 disposé radialement entre le talon et l'organe de fixation 8 lorsque le soufflet est monté comme sur la figure 1. Cet organe 22 est réalisé d'un seul tenant avec le talon 14 et avec le même matériau que le soufflet 10. Son épaisseur est généralement supérieure à 20% de l'épaisseur du talon 14 et vaut de préférence sensiblement le tiers de cette épaisseur. Comme mieux représenté sur la figure 2, l'organe 22 est de révolution et s'étend circonférentiellement sur toute la périphérie de la face extérieure 18 du talon 14, de façon sensiblement coaxiale à ce talon. Comme mieux représenté sur la figure 3A sur laquelle la bague 8 n'est pas encore assemblée, l'organe 22 comporte, sur une première face destinée à être tournée vers l'extérieur de l'arbre 2, une surface d'appui 24 destinée à recevoir la bague 8. De part et d'autre de la surface d'appui 24, cette première face de l'organe 22 est pourvue de deux saillies 26 distantes l'une de l'autre d'une longueur sensiblement égale à la longueur de la surface interne de la bague 8. D'une part ces saillies 26 sont destinées à former deux repères visuels de positionnement longitudinal lors du montage de la bague 8, le diamètre intérieur de cette bague étant légèrement plus grand que le diamètre extérieur des saillies 26. D'autre part, une fois la bague 8 assemblée et serrée, ces saillies 26 forment des butées axiales pour la bague. Sur une seconde face de l'organe 22, opposée à la première face précitée, l'organe 22 comporte une surface 28 de recouvrement de la face extérieure 18 du talon 14. Cette surface est destinée à transmettre des efforts de serrage radiaux de la bague 8 au talon 14. De plus, l'organe 22 est, avant serrage par la bague 8, mobile entre une position dans laquelle il est éloigné de la face extérieure 18 du talon 14, comme représenté sur la figure 3A, et une position dans laquelle il est fixé axialement au talon 14, comme représenté sur la figure 3B. A cet effet, le soufflet 10 comporte des moyens 30 de fixation de la position axiale de l'organe 22 sur le talon 14. Sur l'exemple représenté, ces moyens 30 comportent une rainure circulaire transversale 32 ménagée dans la face extérieure 18 du talon 14, et un bourrelet 34 solidaire de l'organe 22, en saillie sur la surface de recouvrement 28 et adaptée pour être reçue dans la rainure 32, par exemple en s'y encliquetant. Par ailleurs, l'organe 22 est relié au talon 14 par un voile axial souple 36 autorisant le mouvement de rabattement de la pièce depuis sa position éloignée à sa position de recouvrement de la face extérieure 18. Le talon 14, le voile 36 et l'organe 22 sont réalisés par moulage d'un seul tenant. Le montage du soufflet 10 sur l'arbre 2 comporte par exemple les étapes successives consistant à : -assembler le talon 14 sur l'arbre 2 par un positionnement relatif adéquat (figure 3A) ; - rabattre l'organe 22 dans sa position de recouvrement de la face extérieure 18 du talon 14, en encliquetant le bourrelet 34 dans la rainure 32 ; - enfiler la bague 8 autour de l'arbre 2 et du talon 14 ; - positionner axialement la bague 8 entre les saillies 26, de façon à laisser ces dernières visibles radialement ; et - rétreindre la bague 8 par application d'une force périphérique uniforme sur la surface extérieure de cette bague, afin de comprimer radialement l'organe 22 et ainsi serrer de façon étanche la surface intérieure 20 du talon 14 sur l'arbre 2 (figure 3B). En variante à ce montage, les deux premières opérations d'assemblage et de rabattement peuvent être inversées. Le soufflet selon l'invention permet ainsi de disposer entre le talon et l'organe de fixation destiné à exercer une forte contrainte radiale de serrage, un organe sacrificiel 22 qui absorbe les surcontraintes de serrage et d'éventuelles amorces de fissures et de découpes, et, par là, qui préserve le talon 14. Lorsque le joint est en fonctionnement, le talon 14 est soumis à des efforts de traction et de compression dus aux mouvements axiaux et angulaires de l'arbre 2, alors que l'organe 22 n'y est pas directement soumis, ce qui évite la propagation des amorces de découpe dans la matière de la pièce 22 et l'apparition de fissures dans la matière du talon 14. En d'autres termes, l'organe 22 subit les surcontraintes de serrage tandis que les efforts de traction et de compression demeurent essentiellement confinés dans le talon 14. La tenue mécanique du soufflet selon l'invention s'en trouve donc améliorée, pérennisant la lubrification du joint. En variante non représentée au soufflet selon l'invention, les deux extrémités du soufflet peuvent être chacune pourvues d'un organe supplémentaire 22. Comme le talon 14, le talon 16 est lui-même soumis à des efforts répétés de traction et de compression, d'intensité cependant moins élevée que celle des efforts imposés au talon 14 de petit diamètre. Egalement en variante non représentée, l'organe 22 peut, avant d'être fixé sur le talon correspondant, être sous forme d'une pièce séparée du talon Suivant une autre variante non représentée et s'appliquant préférentiellement aux soufflets en thermo-plastique, un ou chaque talon du soufflet peut être pourvu de plusieurs organes supplémentaires, repartis suivant la périphérie de ce talon. A la différence de l'unique organe 22 des figures 1 et 2 qui s'étend circonférentiellement sur toute la périphérie du talon 14, ce dernier peut comporter plusieurs pattes espacées, réparties sur son pourtour et adaptées pour être disposées entre le talon et la bague 20, ces pattes pouvant être indépendamment les unes des autres quant à leur rabattues en position de recouvrement. Ces pattes étant espacées les unes des autres, elles ne recouvrent que certaines parties de la face extérieure 18 du talon 14, les parties restantes de cette face extérieure formant des surfaces d'appui de la bague 8. Dans la mesure où le diamètre extérieur des pattes est supérieur au diamètre extérieur des parties restantes précitées, les contraintes de serrage restent plus élevées au niveau des pattes qui assurent la même fonction sacrificielle que l'organe 22 des figures 1 et 2, et les parties restantes précitées ne sont soumises qu'à des efforts d'intensité trop basse pour provoquer des concentrations de contrainte dommageables ou des amorces de fissures. Sur la figure 4 est représentée une variante du joint 1 selon l'invention qui ne se distingue de celui de la figure 1 que par la nature de l'organe de fixation du talon 14 sur l'arbre 2. La bague fermée est remplacée dans cette variante par un collier 40 à oreille 42. Le serrage du collier 40 consiste en l'application d'une force de pincement appliquée à la base de l'oreille 42. Ce pincement entraîne la diminution du diamètre intérieur du collier 40, qui comprime alors radialement l'organe 22. Pour cette variante, l'organe 22 peut avantageusement comporter une languette souple 44 disposée dans le prolongement de l'organe 22, à l'opposé du voile 36. Cette languette est située circonférentiellement au moins au niveau de l'oreille 42 du collier. Lorsque l'organe 22 est dans sa position de recouvrement, la languette 44 est adaptée pour s'appuyer contre la surface extérieure du premier pli 12A du soufflet 10 de façon à former une protection pour ce pli contre l'oreille 42, comme représenté sur la figure 4. En effet, lorsque le joint fonctionne sous brisure, le pli d'extrémité du soufflet 10 se déplace suivant la double-flèche indiquée sur la figure 4 et peut venir frotter contre l'oreille 42. Par répétition de ces frottements, l'oreille 42 peut endommager, voire déchirer le soufflet 10. Par interposition de la languette 44 entre l'oreille 42 et la membrane du pli d'extrémité, l'intégrité du soufflet est préservée. REVENDICATIONS 1. Soufflet d'étanchéité destiné à assurer l'étanchéité d'un joint de transmission reliant deux arbres (2,4), du type comprenant un corps de soufflet (12) muni à chacune de ses deux extrémités d'un talon (14,16) destiné à assurer un contact étanche avec la périphérie d'un arbre (2) ou d'un élément (6) du joint solidaire d'un arbre (4), et, pour chaque talon, une surface d'appui (24) qui s'étend de façon sensiblement parallèle à la face extérieure (18) du talon (14) et qui est destinée à recevoir un organe (8) de fixation étanche du talon contre l'arbre ou l'élément associé, caractérisé en ce qu'il comporte, pour au moins un de ses deux talons d'extrémité (14), d'une part, un organe supplémentaire (22) portant au moins une partie de ladite surface d'appui (24) et délimitant, sur une face opposée à la face portant ladite surface d'appui, une surface (28) de recouvrement au moins partiel de la face extérieure (18) du talon (14), destinée à transmettre des efforts de serrage radiaux de l'organe de fixation (8) au talon, et, d'autre part, des moyens (30) de fixation de la position de la pièce supplémentaire (22) sur la face extérieure (18) du talon (14). 2. Soufflet suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe supplémentaire (22) est constitué de la même matière que le talon correspondant (14). 3. Soufflet suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'épaisseur dudit organe supplémentaire (22) est supérieure à 20% de l'épaisseur du talon correspondant (14). 4. Soufflet suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens de fixation (30) comportent une rainure transversale (32) ménagée dans la face extérieure (18) du talon (14) et un bourrelet (34) solidaire de l'organe supplémentaire (22), en saillie de la surface de recouvrement (28) et adaptée pour être reçue dans ladite rainure transversale (32). 5. Soufflet suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la face de l'organe supplémentaire (22) portant la surface d'appui (24) comporte au moins une saillie (26) destinée à former une butée pour l'organe de fixation (8) lorsque l'organe de fixation est serré. 6. Soufflet suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la face de l'organe supplémentaire (22) portant la surface d'appui (24) comporte deux saillies de butée (26) distantes l'une de l'autre d'une longueur sensiblement égale à la longueur de la surface interne de l'organe de fixation (8) et destinées à former respectivement un repère visuel de positionnement longitudinal lors du montage dudit organe de fixation. - 7. Soufflet suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps de soufflet (12) comporte des plis, et en ce que l'organe supplémentaire (22) comporte une languette souple (44) adaptée pour s'appuyer sur la surface dirigée vers le talon du pli d'extrémité adjacent (12A) du corps de soufflet (12). 8. Soufflet suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit organe supplémentaire (22) est mobile entre une position éloignée de la face extérieure (18) du talon (14) (figure 3A) et une position de recouvrement de ladite face extérieure dans laquelle la surface de recouvrement (28) de l'organe (22) est en contact avec ladite face extérieure (figure 3B). 9. Soufflet suivant la revendication 8, caractérisé en ce que ledit organe (22) est relié au soufflet (10) par un élément souple (36) adapté pour permettre le déplacement dudit organe entre sa position éloignée et sa position de recouvrement. 10. Soufflet suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le talon (14), l'élément souple (36) et l'organe supplémentaire (22) sont réalisés par moulage d'un seul tenant. 11. Soufflet suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit organe supplémentaire (22) est de révolution. 12. Soufflet suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que, pour au moins un de ses deux talons d'extrémités (14,16), le soufflet (10) comporte plusieurs organes supplémentaires (22) sous forme de pattes, distantes les unes des autres et réparties suivant la périphérie du talon correspondant. 13. Joint de transmission, du type comprenant deux arbres (2,4), un organe de transmission articulé reliant les deux arbres, un soufflet d'étanchéité (10) destiné à assurer l'étanchéité du joint (1), et deux organes (8) de fixation des extrémités respectives du soufflet sur un arbre (2) ou sur un élément (6) du joint solidaire d'un arbre (4), les deux organes de fixation (8) étant serrés sur lesdites extrémités, caractérisé en ce que le soufflet d'étanchéité (10) est suivant l'une quelconque des revendications précédentes, et en ce que, pour le ou chaque talon d'extrémité (14, 16), la ou les organes supplémentaires (22) sont disposés radialement, par rapport à l'axe de l'arbre (2) ou de l'élément du joint (6) correspondant, entre le talon (14,16) et l'organe de fixation (8) correspondants. 14. Joint de transmission suivant la revendication 13, caractérisé en ce que l'organe de fixation (8) est une bague fermée, serrée par rétreint sur le talon correspondant (14,16). 15. Joint de transmission suivant la revendication 13, caractérisé en ce que l'organe de fixation est un collier (40) à oreille pincée (42), serré sur le talon correspondant (14,16).