Titre de l'invention : Soufflet de protection de joint de transmission

[0001] La présente invention concerne un soufflet de protection, notamment de joint de transmission, ainsi qu’une transmission comprenant un tel soufflet.

Elle concerne plus particulièrement un soufflet de protection qui est une pièce moulée, notamment par injection ou soufflage, se présentant sous forme d’un manchon en matière thermoplastique d’axe longitudinal, ce manchon délimité par une paroi et ouvert à chacune de ses extrémités présentant entre ses deux extrémités au moins une zone plissée déformable au moins dans le sens d’un rapprochement ou d’un écartement desdites extrémités, chaque pli annulaire de cette zone plissée comprenant un sommet et deux flancs reliés entre eux par le sommet du pli et séparés d’un pli adjacent par une jonction en creux, chaque flanc présentant une face intérieure tournée vers l’intérieur du manchon et une face extérieure, et la longueur projetée de l’un des flancs d'un pli correspondant à la distance entre deux plans radiaux à l’axe longitudinal du manchon passant l’un, par l’intersection du prolongement en direction du sommet des deux faces extérieures des deux flancs jouxtant le sommet dudit pli et l’autre, par l’intersection du prolongement des faces intérieures des flancs jouxtant la jonction en creux dudit pli.

[0002] Un tel soufflet de protection est connu comme l’illustre la figure 1 qui représente l’état de la technique. En effet, l'utilisation de transmission, dit homocinétique, comme élément de transmission de puissance pour transmettre de la puissance d'entraînement en rotation entre un arbre moteur de véhicule et les roues dudit véhicule est classique.

[0003] Dans les véhicules automobiles, par exemple, entre la boîte de vitesses et chaque roue du véhicule, il est prévu une transmission et deux joints. Chaque joint qui assure la jonction entre deux arbres comprend des pièces en mouvement qui nécessitent une lubrification. Généralement, l'arbre issu de la boîte de vitesses est équipé d'une tulipe qui constitue l'élément femelle du joint reliant ce premier arbre à un second arbre de transmission. Cet élément femelle affecte la forme d'une cavité. La cavité délimite ainsi un logement destiné à recevoir des galets ou billes. Chaque galet ou bille est porté par un élément mâle du joint. Cet élément mâle est lui-même couplé au second arbre de transmission. Un soufflet de protection d'un tel joint du type décrit ci-dessus peut comprendre un soufflet qui, à une extrémité, comporte une grande base qui, à l'état monté, s'applique sur la surface extérieure de la tulipe ou bol du joint. Cette grande base présente donc une surface intérieure qui a une forme complémentaire de la forme extérieure de la tulipe. A l'état monté du soufflet sur ladite tulipe, une bague ou collier entoure la grande base du soufflet se présentant généralement sous forme d'une surface circulaire concentrique à l'axe longitudinal du soufflet pour appliquer la surface de cette grande base contre le pourtour extérieur de la tulipe. La petite base du soufflet, formée par l’autre extrémité du soufflet, est, quant à elle, fixée sur l'arbre de transmission solidaire de l'élément mâle du joint. Un tel soufflet a pour fonction de protéger la transmission d’une entrée d’eau et de poussières et de retenir la graisse assurant ainsi une bonne lubrification de la transmission. Un tel soufflet est un soufflet tournant.

[0004] Un tel soufflet est extrêmement sollicité lors de son utilisation et subit par exemple, une force F axiale ainsi que des forces radiales de traction Ft ou de compression Fc comme illustré à la figure 1. L’inconvénient d’un tel soufflet réside dans son comportement à la déformation en particulier lorsque les arbres des éléments mâle et femelle du joint forment un angle important entre eux comme illustré à la figure 2, cette angulation pouvant venir se surajouter à un déplacement axial des éléments de joint entre eux. Dans ce cas, la surface radiale externe déformable du corps à tendance à « cloquer », c’est-à-dire à se déformer en se bombant à la manière d’une cloque par déplacement radial interne du sommet du pli du soufflet. Ce phénomène est appelé réversion ou cloquage du soufflet. Il en résulte un risque d’usure prématurée du soufflet. En effet, la matière thermoplastique est peu élastique et les flancs ainsi déformés, ne reprennent plus leur place d’origine et le soufflet est alors rapidement détruit lors de la rotation de la transmission. L’apparition du phénomène de cloquage ou de réversion détermine donc les limites d’utilisation de la transmission et ses capacités d’utilisation. [0005] Un but de l’invention est de proposer un soufflet dont la conception permet de limiter voire de supprimer les phénomènes de cloquage ou de réversion observés dans l’état de la technique.

[0006] A cet effet, l’invention a pour objet un soufflet de protection, notamment de joint de transmission, ledit soufflet étant une pièce se présentant sous forme d’un manchon en matière thermoplastique d’axe longitudinal, ce manchon délimité par une paroi et ouvert à chaque extrémité présentant entre ses deux extrémités au moins une zone plissée déformable au moins dans le sens d’un rapprochement ou d’un écartement desdites extrémités, chaque pli annulaire de cette zone plissée comprenant un sommet et deux flancs reliés entre eux par le sommet du pli et séparés d’un pli adjacent par une jonction en creux, chaque flanc présentant une face intérieure tournée vers l’intérieur du manchon et une face extérieure, et la longueur projetée de chaque flanc d'un pli correspondant à la distance entre deux plans radiaux à l’axe longitudinal du manchon passant l’un par l’intersection du prolongement en direction du sommet des deux faces extérieures des deux flancs jouxtant le sommet dudit pli et l’autre par l’intersection du prolongement des faces intérieures des flancs jouxtant la jonction en creux dudit pli, caractérisé en ce qu’au moins l’un des plis de la zone plissée présente, dans au moins un plan passant par l’axe longitudinal du manchon, au niveau du sommet dudit pli, une épaisseur de paroi du sommet du pli supérieure à la plus petite épaisseur de paroi d’au moins l’un des deux flancs du pli prise au moins dans la zone du flanc jouxtant ledit sommet, cette zone du flanc du pli jouxtant le sommet du pli étant formée par la partie du flanc du pli délimitée entre deux points formé l’un, par le point d’intersection de la face extérieure du flanc avec un plan dit radial disposé perpendiculairement à l’axe longitudinal du manchon, et écarté du sommet du pli, d’une distance égale au quart de la longueur projetée dudit flanc du pli sur l’axe longitudinal, l’autre, par le point d’intersection de la face intérieure du flanc avec un plan dit radial disposé perpendiculairement à l’axe longitudinal du manchon, et écarté de la jonction en creux du pli, d’une distance égale au quart de la longueur projetée dudit flanc du pli sur l’axe longitudinal.

[0007] Grâce au fait qu’au moins certains, de préférence chacun, des plis de la zone plissée présentent au niveau du sommet dudit pli, au moins localement, une épaisseur de paroi du sommet du pli supérieure à la plus petite épaisseur de paroi du flanc du pli prise dans la zone du flanc jouxtant ledit sommet, les sommets desdits plis sont renforcés et le risque d’un cloquage ou d’une réversion du soufflet est réduit.

[0008] Selon un mode de réalisation de l’invention, au moins l’un des plis de la zone plissée présente, dans l’un quelconque des plans passant par l’axe longitudinal du manchon, au niveau du sommet dudit pli, une épaisseur de paroi du sommet du pli supérieure à la plus petite épaisseur de paroi d’au moins l’un des deux flancs du pli prise au moins dans la zone du flanc jouxtant ledit sommet, cette zone du flanc du pli jouxtant le sommet du pli étant formée par la partie du flanc du pli délimitée entre deux points formé l’un, par le point d’intersection de la face extérieure du flanc avec un plan dit radial disposé perpendiculairement à l’axe longitudinal du manchon, et écarté du sommet du pli, d’une distance égale au quart de la longueur projetée dudit flanc du pli sur l’axe longitudinal, l’autre, par le point d’intersection de la face intérieure du flanc avec un plan dit radial disposé perpendiculairement à l’axe longitudinal du manchon, et écarté de la jonction en creux du pli, d’une distance égale au quart de la longueur projetée dudit flanc du pli sur l’axe longitudinal. Ainsi, les sommets desdits plis sont renforcés et le risque d’un cloquage ou d’une réversion du soufflet est réduit.

[0009] Selon un mode de réalisation de l’invention, dans au moins un plan passant par l’axe longitudinal du manchon, l’épaisseur de paroi du flanc d’au moins l’un des plis, dans la zone du flanc jouxtant ledit sommet est constante ou croît dans la direction allant de la zone de jonction en creux du pli vers le sommet du pli. A nouveau, cette disposition permet de limiter le risque d’un cloquage ou d’une réversion du soufflet.

[0010] Selon un mode de réalisation de l’invention, dans l’un quelconque des plans passant par l’axe longitudinal du manchon, l’épaisseur de paroi du flanc d’au moins l’un des plis, dans la zone du flanc jouxtant ledit sommet est constante ou croît depuis la zone de jonction en creux du pli en direction du sommet du pli.

[0011] Selon un mode de réalisation de l’invention, dans au moins un plan passant par l’axe longitudinal du manchon, pour au moins l’un des plis, l’épaisseur de paroi d’au moins l’une des jonctions en creux du pli est inférieure ou égale à la plus grande épaisseur de paroi d’au moins l’un des flancs dudit pli jouxtant la jonction en creux. Cet agencement participe à une limitation d’un risque de cloquage ou de réversion du soufflet.

[0012] Selon un mode de réalisation de l’invention, dans l’un quelconque des plans passant par l’axe longitudinal du manchon, pour au moins l’un des plis, l’épaisseur de paroi d’au moins l’une des jonctions en creux du pli est inférieure ou égale à la plus grande épaisseur de paroi d’au moins l’un des flancs dudit pli jouxtant ladite jonction en creux.

[0013] Selon un mode de réalisation de l’invention, dans au moins un plan passant par l’axe longitudinal du manchon, pour au moins l’un des plis, l’épaisseur de paroi d’au moins l’une des jonctions en creux du pli est inférieure ou égale à la plus grande épaisseur de paroi du sommet d’au moins l’un des plis jouxtant ladite jonction en creux.

[0014] Selon un mode de réalisation de l’invention, dans l’un quelconque des plans passant par l’axe longitudinal du manchon, pour au moins l’un des plis, l’épaisseur de paroi d’au moins l’une des jonctions en creux du pli est inférieure ou égale à la plus grande épaisseur de paroi du sommet d’au moins l’un des plis jouxtant la jonction en creux.

[0015] Selon un mode de réalisation de l’invention, la partie de paroi du sommet d’au moins l’un des plis, d’épaisseur supérieure à la plus petite épaisseur de paroi d'au moins l'un des flancs du pli prise dans la zone du flanc jouxtant ledit sommet, comprend au moins une nervure circonférentielle externe continue ou discontinue. Il en résulte une simplicité de fabrication du renforcement du sommet de chaque pli.

[0016] Selon un mode de réalisation de l’invention, la partie de paroi du sommet d’au moins l’un des plis, d’épaisseur supérieure à la plus petite épaisseur de paroi d'au moins l'un des flancs du pli prise dans la zone du flanc jouxtant ledit sommet, comprend au moins une nervure circonférentielle interne continue ou discontinue.

[0017] Selon un mode de réalisation de l’invention, la partie de paroi du sommet d’au moins l’un des plis, d’épaisseur supérieure à la plus petite épaisseur de paroi d'au moins l'un des flancs du pli prise dans la zone du flanc jouxtant ledit sommet, comprend au moins une surépaisseur de la paroi de soufflet conférant extérieurement audit sommet du pli une forme arrondie ou trapézoïdale.

[0018] Selon un mode de réalisation, le manchon est de forme cylindro-conique avec une extrémité de plus petite section transversale et une extrémité de plus grande section transversale et en ce que le manchon est en un thermoplastique élastomère.

[0019] De préférence, l'extrémité de plus grande section est de forme intérieure polylobée.

[0020] Selon un mode de réalisation de l'invention, chaque pli annulaire est un pli spiralé coaxial à l'axe longitudinal du manchon.

[0021] Selon un mode de réalisation de l'invention, les sommets des plis passent par une ligne formant un enroulement spiralé autour de l'axe longitudinal du manchon.

[0022] L’invention a encore pour objet une transmission, notamment pour véhicule comprenant un joint de transmission et au moins un soufflet de protection d’au moins une partie du joint de transmission caractérisé en ce que le ou au moins l’un des soufflets de protection de la transmission est conforme à celui décrit ci- dessus.

Brève description des dessins

L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels :

[0023] [Fig. 1] représente une vue en coupe longitudinale d’un soufflet de transmission conforme à l’état de la technique ;

[0024] [Fig. 2] représente une vue en coupe longitudinale d’un soufflet de transmission conforme à l’état de la technique à l’état déformé, le joint de transmission étant partiellement représenté ;

[0025] [Fig. 3] représente une vue en coupe longitudinale d’un soufflet de transmission conforme à l’invention, le joint de transmission étant partiellement représenté ;

[0026] [Fig. 4] représente une vue schématique partielle en coupe de la zone plissée d’un soufflet de transmission conforme à l’invention ; [0027] [Fig. 5] représente sous forme de vues en coupe schématiques des exemples de pli à sommet renforcé.

[0028] Comme mentionné ci-dessus, l'invention concerne un soufflet 1 de protection d'un joint 20 de transmission ainsi qu'une transmission comprenant à la fois le ou les joints 20 et le ou les soufflets 1 de protection.

[0029] Ce joint 20 de transmission, qui permet de manière générale une transmission de mouvement entre un arbre menant et un arbre mené, peut être par exemple utilisé pour la transmission d'un mouvement rotatif entre l'arbre issu de la boîte de vitesses et l'arbre de roue dans une transmission de véhicule. Ce joint 20 de transmission comprend généralement un élément mâle et un élément femelle. L'élément mâle peut être formé d'un arbre de transmission à bras radiaux porte-galets de manière en soi connue. L'élément femelle équipe l'arbre issu de la boîte de vitesse ou du moyeu de roue. Cet élément femelle, encore appelé tulipe ou bol, affecte la forme d'un boîtier apte à loger au moins partiellement les galets de l'élément mâle insérable à l'intérieur du boîtier par l'extrémité ouverte du boîtier. Un tel joint 20 ne sera pas décrit plus en détail et est représenté de manière extrêmement schématique à la figure 3 car il est bien connu à ceux versés dans cet art.

[0030] Le soufflet 1 de protection, objet de l'invention, permet la protection au moins partielle des éléments mécaniques mâle et femelle d'un tel joint 20. Ce soufflet se présente sous forme d'un manchon ouvert à chacune de ces extrémités 3, 4 et présente un axe XX' longitudinal. Ce manchon délimité par une paroi 2 est en matière thermoplastique, en particulier en un thermoplastique élastomère de préférence de type co-polyester, éther ou autre. Un tel soufflet est une pièce moulée de préférence réalisée par injection. En variante, cette pièce peut être réalisée par soufflage.

[0031] Par "manchon", on entend une pièce sous forme d'un corps tubulaire de section transversale quelconque ouvert à chacune de ses extrémités.

[0032] Ce manchon peut être de forme cylindrique ou de forme cylindro-conique comme dans l'exemple représenté. Dans ce mode de réalisation, les extrémités du manchon sont de sections transversales différenciées, l'extrémité de plus petite section est appelée petite base du soufflet, tandis que l'extrémité de plus grande section est appelée grande base du soufflet. L'extrémité de plus petite section est généralement de forme intérieure circulaire, tandis que l'extrémité de plus grande section est généralement de forme intérieure circulaire ou polylobée.

[0033] La zone de plus petite section permet la fixation du soufflet de protection à l'élément mâle du joint une fois l'élément mâle introduit dans le soufflet par l'une des extrémités du manchon. A cet effet, un collier de serrage peut entourer cette zone de plus petite section à proximité de l'extrémité libre du manchon pour plaquer une partie du manchon constitutive de ladite zone de plus petite section contre l'élément mâle du joint. La zone de plus grande section, appelée grande base du manchon, permet la fixation du soufflet de protection à l'élément femelle du joint. A l'état fixé du soufflet de protection au joint, le soufflet forme un soufflet tournant.

[0034] Entre ses deux extrémités 3 et 4, le manchon, qui est de préférence réalisé d'une seule pièce, est délimité par une paroi 2. Cette paroi 2 présente une zone 5 plissée déformable. Cette zone 5 plissée est déformable axialement par déplacement relatif des extrémités 3, 4 du soufflet dans le sens d'un rapprochement ou d'un écartement l'une de l'autre. Cette zone 5 plissée est encore déformable sous l'effet d'une déformation angulaire du soufflet 1.

[0035] Cette zone 5 plissée est une zone tubulaire plissée en accordéon. Chaque pli 6 comprend un sommet 7 et deux flancs 8 reliés entre eux par le sommet 7 du pli 6. Chaque pli 6 est séparé d'un pli 6 adjacent par une jonction 9 en creux. La zone plissée est ainsi formée d'une succession de creux et de bosses. Chaque pli 6 annulaire peut être circulaire ou spiralé. Chaque pli 6 annulaire est coaxial à l'axe XX' longitudinal du manchon. Les sommets des plis s'étendent dans des plans parallèles d'un pli à un autre ou passent par une ligne, c'est-à-dire s'étendent le long d'une ligne, formant un enroulement spiralé autour de l'axe XX' longitudinal du manchon. Chaque flanc présente une face intérieure tournée vers l’intérieur du manchon et une face extérieure opposée visible.

[0036] De manière caractéristique à l'invention, au moins l’un, de préférence au moins deux, des plis 6 de la zone 5 plissée présente, dans au moins l’un, de préférence, dans l’un quelconque des plans passant par l’axe XX' longitudinal du manchon au niveau du sommet 7 dudit pli 6, une épaisseur e1 de paroi du sommet 7 du pli 6 supérieure à la plus petite épaisseur e2 de paroi d’au moins l’un des deux flancs 8 du pli 6, étant entendu que l'épaisseur e2 de paroi du flanc 8 du pli 6 est prise dans la zone 10 du flanc 8 jouxtant ledit sommet 7. Cette zone 10 du flanc 8 du pli 6 jouxtant le sommet 7 du pli est formée par la partie du flanc 8 du pli délimitée entre deux points 11 , I2 formé l’un, 11 , par le point d’intersection de la face extérieure du flanc 8 avec un plan P1 dit radial disposé perpendiculairement à l’axe XX' longitudinal du manchon, et écarté du sommet du pli 6, d’une distance égale au quart de la longueur L projetée dudit flanc 8 du pli 6 sur l’axe XX' longitudinal, l’autre, I2, par le point d’intersection de la face intérieure du flanc 8 avec un plan P2 dit radial disposé perpendiculairement à l’axe XX' longitudinal du manchon, et écarté de la jonction 9 en creux du pli 6, d’une distance égale au quart de la longueur L projetée dudit flanc 8 du pli 6 sur l’axe XX' longitudinal.

[0037] Par "longueur projetée du flanc 8 d’un pli", on entend la distance entre deux plans P3, P4 radiaux à l’axe XX' longitudinal du manchon passant l’un P3 par l’intersection du prolongement en direction du sommet des deux faces extérieures des deux flancs 8 jouxtant le sommet 7 dudit pli 6 et l’autre P4 par l’intersection du prolongement des faces intérieures des flancs 8 jouxtant la jonction 9 en creux dudit pli 6.

[0038] Ce renforcement du sommet 7 du pli 6 qui se traduit par une surépaisseur au moins ponctuelle du sommet 7 du pli 6 peut être réalisé de différentes manières comme l'illustrent les vues de la figure 5. La première vue de la figure 5, à l'extrême gauche de la page, illustre le cas où la partie de paroi du sommet 7 du pli 6 d'épaisseur supérieure à l'épaisseur e2 minimale de paroi du flanc 8 du pli 6 prise dans la zone 10 du flanc 8 jouxtant ledit sommet 7 comprend au moins une nervure 12 circonférentielle externe continue ou discontinue. La deuxième vue, en partant toujours de l'extrême gauche de la page, illustre le cas où cette partie de paroi du sommet 7 du pli 6 d'épaisseur supérieure à l'épaisseur e2 minimale de paroi du flanc 8 du pli 6 dans la zone 10 du flanc 8 jouxtant le sommet 7 comprend une nervure 11 circonférentielle interne continue ou discontinue. La dernière vue de cette série de vues qui correspond à la vue située à l'extrême droite de la page, illustre le cas où la partie de paroi du sommet 7 du pli 6 d'épaisseur supérieure à l'épaisseur e2 minimale de paroi du flanc 8 du pli 6 prise dans la zone 10 du flanc 8 jouxtant le sommet 7 comprend à la fois une nervure circonférentielle interne et une nervure circonférentielle externe. Enfin, les deux vues restantes de la figure 5 illustrent le cas où la partie de paroi du sommet 7 du pli 6 d'épaisseur supérieure à l'épaisseur e2 minimale de paroi du flanc 8 dudit pli prise dans la zone 10 du flanc jouxtant ledit sommet 7 comprend au moins une surépaisseur 13 de la paroi de soufflet conférant extérieurement du sommet 7 du pli 6 une forme arrondie ou trapézoïdale.

[0039] Pour parfaire le soufflet pour au moins l'un des plis 6, de préférence pour chacun des plis du soufflet 1 , dans au moins un plan, de préférence dans l’un quelconque des plans passant par l’axe XX' longitudinal du manchon, pour au moins l’un des plis 6, l’épaisseur e3 de paroi d’au moins l’une des jonctions 9 en creux du pli 6 est inférieure ou égale à la plus grande épaisseur e2 de paroi d’au moins l’un des flancs 8 dudit pli 6 jouxtant la jonction 9 en creux.

[0040] De même, dans au moins un plan, de préférence dans l’un quelconque des plans passant par l’axe XX' longitudinal du manchon, pour au moins l’un des plis 6, l’épaisseur e3 de paroi d’au moins l’une des jonctions 9 en creux du pli 6 est inférieure ou égale à la plus grande épaisseur e1 de paroi du sommet 7 d’au moins l’un des plis jouxtant ladite jonction 9 en creux.

[0041] Cette épaisseur e3 de paroi de chaque jonction 9 en creux du pli 6 est inférieure à l'épaisseur e2 de paroi de chaque flanc 8 dudit pli prise au niveau de la plus grande épaisseur e2 de paroi de chaque flanc 8 dudit pli.

[0042] Par "plus petite épaisseur de paroi", on entend l'endroit où la paroi est de plus faible épaisseur, lorsque cette épaisseur n'est pas constante. De la même manière, par "plus grande épaisseur", on entend l'endroit où la paroi est de plus grande épaisseur, lorsque cette épaisseur n'est pas constante.

[0043] Enfin, l'évolution de l'épaisseur e2 de paroi du flanc 8 de chacun des plis doit également être maîtrisée. Ainsi, dans au moins un plan, de préférence dans l’un quelconque des plans passant par l’axe XX' longitudinal du manchon, l’épaisseur e2 de paroi du flanc 8 d’au moins l’un des plis 6, dans la zone 10 du flanc 8 jouxtant ledit sommet 7 est constante ou croît dans la direction allant de la zone de jonction 9 en creux du pli 6 vers le sommet 7 du pli 6. [0044] Ces différentes contraintes dimensionnelles de la zone 5 plissée du soufflet limitent le risque d'un cloquage ou d'une réversion lors d'une déformation importante axiale ou angulaire du soufflet 1.

[0045] Le montage d'un joint, tel que décrit ci-dessus, s'opère de manière similaire à un joint de l'état de la technique. Lors du montage du joint, l'élément mâle est donc inséré à l'intérieur du soufflet par introduction de l'arbre à bras porte-galets ou porte-billes côté grande base du soufflet jusqu'à faire saillie de la petite base du soufflet. L'élément femelle est ensuite rapporté par insertion partielle côté grande base du soufflet. Des colliers de serrage peuvent alors être positionnés sur le soufflet pour une fixation, d'une part, à l'élément mâle, d'autre part, à l'élément femelle du joint de la transmission.