Brevet FR2890145A1 — publié le 20070302

La présente invention concerne un soufflet d'étanchéité, du type comprenant un talon d'étanchéité ayant une zone radialement mince et une zone radialement élargie, les zones précitées du talon d'étanchéité étant adaptées pour recevoir un organe de serrage du talon d'étanchéité sur un élément complémentaire, tel qu'une tulipe de joint homocinétique. 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 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 15 façon connue, par le serrage d'organes de serrage 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 serrage peuvent être des bagues fermées, des colliers, notamment à oreille, ou tout autre 2C) 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 des soufflets connus, la surface extérieure du talon a, en vue axiale, une section circulaire, tandis que la surface intérieure, à l'état de repos du talon, est complémentaire de la surface extérieure de l'arbre correspondant. Une fois assemblés, les talons 30 connus conduisent à une répartition inégale de la pression du talon contre l'élément complémentaire selon la direction circonférentielle. Le but de l'invention est de pallier l'inconvénient mentionné ci-dessus et de proposer un soufflet qui garantisse une excellente étanchéité. Conformément à l'invention, ce but est atteint avec 5 un soufflet d'étanchéité du type précité, caractérisé en ce qu'il comporte, dans la zone radialement élargie, au moins un premier organe de répartition de pression qui est adapté pour répartir selon la direction circonférentielle autour de l'axe central, la pression entre le talon d'étanchéité et 10 l'élément complémentaire qui est exercée par l'organe de serrage sur le talon d'étanchéité, et qui, lorsque le talon d'étanchéité est au repos, chevauche en vue axiale la section transversale de l'élément complémentaire ou de l'organe de serrage. Le soufflet peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles: - la zone radialement mince a une surface radialement extérieure sur laquelle s'applique à l'état 20 monté l'organe de serrage, la surface radialement extérieure définit un point distal qui est le point de cette surface qui est radialement le plus éloigné de l'axe central, et le premier organe de répartition de pression s'étend radialement à l'extérieur de ce point distal; - la surface radialement extérieure a une section d'arc de cercle, et le premier organe de répartition de pression s'étend radialement à l'extérieur du cercle défini par cet arc de cercle; - le soufflet d'étanchéité comporte un second organe de répartition de pression qui est disposé sur la même zone radialement élargie que le premier organe de répartition de pression, qui, lorsque le talon d'étanchéité est au repos, chevauche en vue axiale la section transversale de l'élément complémentaire ou de l'organe de serrage et qui est circonférentiellement séparé du premier organe de répartition de pression; - le premier organe de répartition de pression et le second organe de répartition de pression sont situés du même 5 côté radial du talon d'étanchéité ; - le ou chaque organe de répartition de pression est venue de matière avec le talon d'étanchéité ; - le soufflet d'étanchéité comprend des moyens de retenue axiale de l'organe de serrage sur le talon d'étanchéité, à l'état non serré de l'organe de serrage; - les moyens de retenue axiale comprennent au moins une première saillie radiale de retenue décalée axialement du ou de chaque organe de répartition de pression et adapté pour retenir l'organe de serrage selon un premier sens axial; - les moyens de retenue axiale sont adaptés pour retenir l'organe de serrage uniquement dans un seul sens axial; - les moyens de retenue axiale comprennent au moins une seconde saillie radiale de retenue décalée axialement de la ou de chaque première saillie radiale et adaptée pour retenir l'organe de serrage, selon un second sens axial, opposé au premier sens axial; et - le ou chaque saillie de retenue est décalée 25 circonférentiellement de chaque zone radialement élargie. L'invention a également pour objet un ensemble, du type comprenant - un élément complémentaire ayant une surface extérieure non circulaire comprenant des surfaces partielles radialement rapprochées et radialement éloignées, et - un soufflet d'étanchéité comprenant un talon d'étanchéité ayant une surface radialement intérieure adaptée pour s'appliquer sur la surface extérieure de l'élément complémentaire, caractérisé en ce que le soufflet d'étanchéité est un soufflet d'étanchéité tel que défini cidessus, et en ce que l'organe de répartition de pression s'applique sur une surface partielle radialement rapprochée. Suivant une autre caractéristique de l'ensemble, l'élément complémentaire est une tulipe d'un joint tripode. 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 comprenant un soufflet selon l'invention, dont la portion délimitée par les axes en gras est représentée en coupe longitudinale; la Figure 1A est une vue en coupe transversale du 15 joint représenté sur la figure 1 selon la ligne A-A; - la Figure 2 est une vue agrandie du détail II de la Figure 1A, l'organe de serrage étant omis; - la Figure 3A est une vue analogue à celle de la Figure 2 d'un soufflet à l'état de repos selon un deuxième 20 mode de réalisation de l'invention; - la Figure 3B est une vue analogue à la vue de la Figure 3A d'un soufflet selon un troisième mode de réalisation de l'invention; - la Figure 4 montre l'allure circonférentielle de la pression entre le talon d'étanchéité et la tulipe d'un joint homocinétique pour les deux modes de réalisation des Figures 2 et 3A et pour un soufflet connu, et les figures 5 et 6 montrent des variantes d'un soufflet selon l'invention. Sur les figures 1 et lA est représenté un joint de transmission 1, 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. L'arbre 6 définit un axe central X-X. Dans ce qui suit, les expressions circonférenciellement , radialement , et axialement seront utilisées par rapport à cet axe X-X Le soufflet 2 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 d'étanchéité 11, 12. La surface interne de chaque talon 11, 12 est destinée à être serrée de façon étanche contre la périphérie de l'organe complémentaire. Sur la figure 1, le talon 11 est monté en contact serré sur l'arbre 4 et le talon 12 sur l'élément 7. Le talon 11 a donc un diamètre nettement inférieur à celui du talon 12. Dans l'exemple représenté sur les figures 1 et 1A, le joint 1 est un joint à tripode, dont l'élément mâle 5 présente trois tourillons à galet 8, espacés angulairement de 120 les uns des autres. L'élément femelle 7 possède des logements 9, chacun destiné à recevoir un galet 8. En coupe transversale, par rapport à l'axe X-X de l'arbre 6, le profil extérieur 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. Ainsi, l'élément femelle 7 forme une surface extérieure 13 qui est non circulaire et qui comprend des surfaces partielles radialement rapprochées 13A et des surfaces partielles radialement éloignées 13B. 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 trilobé. Sur la Figure 2 est représentée une vue agrandie du détail II de la Figure lA. Dans cette vue, l'organe de serrage 22 a été omis 10 mais est indiqué en traits mixtes. Le talon 12 est donc à l'état de repos, non sollicité par l'organe de serrage 22. Le talon d'étanchéité 12 comporte des zones radialement minces 30 ainsi que des zones radialement élargies 32. Les zones radialement minces 30 s'appliquent contre la tulipe 7 au niveau des logements 9, tandis que les zones radialement élargies 32 s'appliquent contre la tulipe 7 entre les logements 9 et forment les excroissances précitées. Le talon d'étanchéité 12 comporte par ailleurs une surface radialement extérieure 34 d'appui de l'organe de serrage 22, ainsi qu'une surface radialement intérieure 36, qui s'applique à l'état monté contre la tulipe 7. La surface extérieure 34 comporte dans chaque zone radialement mince 30 une section transversale perpendiculaire à l'axe X-X, qui est en forme d'un arc de cercle à rayon R. La surface extérieure 34 définit un point distal qui est le point de cette surface 34 dans la zone mince 30 le plus éloigné de l'axe X-X. Dans le cas présent, la surface 34 de la zone 34 a une section circulaire de telle sorte que tous les points de la surface satisfont à cette condition. En variante, la surface 34 de la zone mince 30 a une forme à section non circulaire. 2890145 7 Par ailleurs, le talon d'étanchéité 12 comporte, dans chaque zone radialement élargie 32, un organe de répartition de pression 38 qui est adapté pour répartir selon la direction circonférentielle la pression exercée par l'organe de serrage 22 sur le talon d'étanchéité 12, et ceci au niveau du contact entre la surface intérieure 36 du talon 12 et la surface extérieure de la tulipe 7. En l'occurrence, l'organe de répartition de pression 38 est formé par un ajout de matière qui chevauche, en vue axiale, la section transversale de l'organe de serrage 22, lorsque le talon 12 est à l'état de repos. En d'autres termes, l'organe de répartition de pression 38 est une excroissance qui s'étend d'une distance d au-delà du cercle défini par l'arc de cercle de la surface 34 dans les zones radialement minces 30. De préférence, l'organe de répartition de pression 38 est venu de matière avec le talon d'étanchéité 12, ce qui facilite la fabrication. Sur la Figure 3A est représenté un deuxième mode de 20 réalisation du talon 12 selon l'invention. Dans ce qui suit, uniquement les différences par rapport au mode de réalisation de la Figure 2 seront décrites. Les éléments analogues portent les mêmes références. Tout d'abord, il convient de noter que ce talon 12 est représenté à l'état de repos. Il n'est ni monté sur la tulipe 7, ni serré par l'organe de serrage 22. En traits interrompus est indiqué le profil de la tulipe 7. Comme différence par rapport au talon 12 de la Figure 2, le talon d'étanchéité de ce soufflet 2 comporte une surface radialement extérieure 34 qui a une section circulaire à rayon R, et ceci aussi bien dans les zones radialement minces 30 que dans les zones radialement élargies 32. L'organe de répartition de pression 38 de chaque zone élargie 32 est formé par une seule excroissance radiale 5 de matière qui chevauche à l'état de repos radialement le profil de la surface de la tulipe 7. L'organe de répartition de pression 38 a une épaisseur qui augmente progressivement du voisinage des parties minces 30 vers le centre circonférentiel de la zone élargie 32. L'organe de répartition de pression 38 a une épaisseur maximale d au centre circonférentiel de la zone élargie 32. Sur la Figure 3B est représenté un troisième mode de réalisation du soufflet. Ce mode de réalisation diffère de 15 celui de la Figure 3A par ce qui suit. Le talon 12 comporte deux organes de répartition de pression 38 qui sont disposés d'un côté et de l'autre du centre circonférentiel de la zone élargie 32, et ceci du côté radialement intérieur. Les deux organes de répartition de pression 38 sont circonférentiellement séparés par une partie de séparation 40 de la zone élargie 32, partie de séparation 40 dont la surface en vue axiale coïncide à l'état de repos avec la surface extérieure de la tulipe 7. Ainsi, l'un des organes de répartition de pression 38 forme un organe de répartition de pression supplémentaire 38. En variante, les deux organes de répartition de pression 38 peuvent être situés du côté radialement 30 extérieur. Sur la Figure 4, on voit schématiquement l'allure de la pression entre la surface externe de la tulipe 7 et la surface interne 36 du talon 12. En abscisse est indiqué l'angle circonférentiel. Les positions de 0 et de 60 correspondent aux centres circonférentiels de deux zones minces 30 adjacentes tandis que la position de 30 correspond au centre d'une zone élargie 32. En ordonnée est indiquée la pression. La courbe A en traits interrompus représente l'allure de pression d'un talon connu dont le profil à l'état de repos correspond au profil de la tulipe 7 et de l'organe de serrage 22. La courbe B correspond à la répartition de pression du talon de la Figure 2. La courbe C correspond à la répartition de pression du talon de la Figure 3A. Comme on le voit, la différence de pression entre 15 les zones minces 30 et les zones élargies 32 est plus faible pour les talons selon l'invention. De plus, la pression dans la zone 32 est supérieure pour les talons selon l'invention que pour le talon connu. Ainsi, l'étanchéité du soufflet 12 est améliorée. Sur la figure 5 est représentée une variante du soufflet de la figure 2, qui diffère du soufflet des figures 1 et 2 par ce qui suit. Les éléments analogues portent les mêmes références. Ce soufflet 2 comporte en outre des moyens de retenue axiale de l'organe de serrage 22 sur le talon d'étanchéité 12, lorsque l'organe de serrage 22 est à l'état non serré. Ces moyens de retenue axiale comprennent d'une part, une pluralité de premières saillies radiales 50 disposées sur le talon 12. Ces saillies radiales 50 sont axialement décalées des organes de répartition de pression 38 et sont situées axialement entre ces organes 38 et le corps du soufflet 10. Ces saillies 50 dépassent radialement les organes de répartition de pression 38. Ainsi, ces saillies radiales 50 sont adaptées pour retenir l'organe de serrage 22 contre un déplacement dans un sens dirigé vers le corps du talon 10. Les moyens de retenue axiale comprennent en outre une pluralité de secondes saillies radiales 52 qui sont axialement décalées des organes de répartition de pression 38, dans le sens dirigé vers l'ouverture du talon 12. Ainsi, ces secondes saillies radiales 52 sont adaptées pour retenir l'organe de serrage 22 contre un déplacement axial dirigé vers l'ouverture du talon 12. Comme ceci ressort de la figure 5, les saillies de retenue axiale 50, 52 sont circonférentiellement décalées des zones radialement élargies 32, et se trouvent exclusivement sur les zones radialement minces 30 du talon 12. En outre, les premières saillies de retenue axiale 50 sont circonférentiellement décalées des secondes saillies de retenue axiale 52, de telle sorte que, en vue axiale, elles ne se chevauchent pas. Cette disposition facilite le moulage du soufflet. En l'occurrence, le talon 12 comporte trois premières saillies de retenue axiale 50 et trois secondes saillies de retenue axiale 52. En variante, le talon 12 comporte deux ou quatre 25 premières saillies de retenue axiale 50 et/ou deux ou quatre secondes saillies de retenue axiale 52. Sur la figure 6 est représentée une autre variante du soufflet d'étanchéité, qui diffère du soufflet de la figure 5 par ce qui suit. Ce soufflet 2 ne comporte aucune seconde saillie de retenue axiale 52, de telle sorte que l'organe de serrage 22 n'est retenu axialement que dans le sens dirigé vers le corps du talon 10. En variante non représentée, le soufflet 2 peut comporter uniquement des secondes saillies de retenue 52, mais aucune première saillie de retenue 50. REVENDICATIONS 1. Soufflet d'étanchéité (2), du type comprenant un talon d'étanchéité (12) définissant un axe central (X-X) et ayant une zone radialement mince (30) et une zone radialement élargie (32), les zones précitées (30,32) du talon d'étanchéité (12) étant adaptées pour recevoir un organe de serrage (22) du talon d'étanchéité sur un élément complémentaire (7), tel qu'une tulipe de joint homocinétique, caractérisé en ce qu'il comporte, dans la zone radialement élargie (32), au moins un premier organe de répartition de pression (38) qui est adapté pour répartir selon la direction circonférentielle autour de l'axe central (X-X), la pression entre le talon d'étanchéité (12) et l'élément complémentaire (7) qui est exercée par l'organe de serrage (22) sur le talon d'étanchéité (12), et qui, lorsque le talon d'étanchéité (12) est au repos, chevauche en vue axiale la section transversale de l'élément complémentaire (7) ou de l'organe de serrage (22). 2. Soufflet d'étanchéité (2) suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la zone radialement mince (30) a une surface radialement extérieure (34) sur laquelle s'applique à l'état monté l'organe de serrage (22), en ce que la surface radialement extérieure (34) définit un point distal (P) qui est le point de cette surface (34) qui est radialement le plus éloigné de l'axe central (X-X), et en ce que le premier organe de répartition de pression (38) s'étend radialement à l'extérieur de ce point distal (P). 3. Soufflet d'étanchéité (2) suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la surface radialement extérieure (34) a une section d'arc de cercle, et en ce que le premier organe de répartition de pression (38) s'étend radialement à l'extérieur du cercle défini par cet arc de cercle. 4. Soufflet d'étanchéité (2) suivant la revendication 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte un second organe de répartition de pression (38) qui est disposé sur la même zone radialement élargie (32) que le premier organe de répartition de pression (38), qui, lorsque le talon d'étanchéité (12) est au repos, chevauche en vue axiale la section transversale de l'élément complémentaire (7) ou de l'organe de serrage (22) et qui est circonférentiellement separé du premier organe de répartition de pression (38). 5. Soufflet d'étanchéité suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le premier organe de répartition de pression (38) et le second organe de répartition de pression (38) sont situés du même côté radial du talon d'étanchéité (12). 6. Soufflet d'étanchéité suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le ou chaque organe de répartition de pression (38) est venue de matière avec le talon d'étanchéité (12). 7. Soufflet d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de retenue axiale de l'organe de serrage (22) sur le talon d'étanchéité (12), à l'état non serré de l'organe de serrage (22). 8. Soufflet d'étanchéité selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de retenue axiale comprennent au moins une première saillie radiale de retenue (50; 52) décalée axialement du ou de chaque organe de répartition de pression (38) et adapté pour retenir l'organe de serrage (22) selon un premier sens axial. 9. Soufflet d'étanchéité selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de retenue axiale (50; 52) sont adaptés pour retenir l'organe de serrage (22) uniquement dans un seul sens axial. 10. Soufflet d'étanchéité selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de retenue axiale (50;52) comprennent au moins une seconde saillie radiale de retenue (50;52) décalée axialement de la ou de chaque première saillie radiale (50;52) et adaptée pour retenir l'organe de serrage (22), selon un second sens axial, opposé au premier sens axial. 11. Soufflet d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que le ou chaque saillie de retenue (50;52) est décalée circonférentiellement de chaque zone radialement élargie (32). 12. Ensemble, du type comprenant - un élément complémentaire (7) ayant une surface 15 extérieure non circulaire comprenant des surfaces partielles radialement rapprochées (13A) et radialement éloignées (13B), et - un soufflet d'étanchéité (2) comprenant un talon d'étanchéité (12) ayant une surface radialement intérieure (36) adaptée pour s'appliquer sur la surface extérieure de l'élément complémentaire (7), caractérisé en ce que le soufflet d'étanchéité est un soufflet d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications précédentes, et en ce que l'organe de répartition de pression (38) s'applique sur une surface partielle radialement rapprochée. 13. Ensemble selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'élément complémentaire est une tulipe (7) d'un joint tripode.