FR2709521A1 - Bellows for sealing a constant velocity joint. - Google Patents
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Abstract
Soufflet pour l'étanchement de joints homocinétiques, comportant un collet (5) et un collet (3) pour la fixation sur un arbre (2), qui permet, pour une longueur d'installation faible, des angles de pliage importants du joint et qui présente un volume intérieur enfermé relativement faible. La région de pliage du soufflet (1) est pourvue d'au moins un élément réalisé comme une membrane (4) formée en section transversale par une courbure (7) située radialement à l'extérieur et par une courbure (8) située radialement à l'intérieur et présentant un rayon de courbure supérieur à celui de la courbure (7), les deux courbures (7, 8) étant dirigées en sens opposé. La membrane (4) est liée à une région de pli (6) par l'intermédiaire d'une région de charnière (6a).Bellows for sealing constant velocity joints, comprising a collar (5) and a collar (3) for fixing on a shaft (2), which allows, for a short installation length, large bending angles of the joint and which has a relatively small internal volume enclosed. The folding region of the bellows (1) is provided with at least one element made as a membrane (4) formed in cross section by a curvature (7) situated radially on the outside and by a curvature (8) situated radially at inside and having a radius of curvature greater than that of the curvature (7), the two curvatures (7, 8) being directed in opposite directions. The membrane (4) is linked to a fold region (6) via a hinge region (6a).
Description
L'invention se rapporte à un soufflet pour l'étanchement d'un jointThe invention relates to a bellows for sealing a joint.
homocinétique constitué par une partie extérieure de joint et par une partie inté- constant velocity consisting of an external part of the joint and an internal part
rieure de joint reliée à un arbre, comportant deux régions de collet de diamètres joint seal connected to a shaft, comprising two collar regions of diameters
différents et une région de pliage flexible agencée entre les deux régions de collet. different and a flexible folding region arranged between the two collar regions.
On connaît un soufflet comportant une courbure située radialement à l'extérieur et une courbure située radialement à l'intérieur, dans lequel les deux courbures sont dirigées en sens opposés (US-A 5 027 665). Cependant, dans le soufflet décrit, les régions voisines de la partie courbée sont réalisées de facçon très rigide. De plus, les parties courbées réalisées en sens opposés présentent déjà dans la position étirée du joint une distance radiale si faible l'une par rapport à l'autre qu'il peut y avoir un contact entre les deux, ce qui fait que le soufflet est détruit en There is known a bellows comprising a curvature situated radially on the outside and a curvature situated radially on the inside, in which the two curvatures are directed in opposite directions (US Pat. No. 5,027,665). However, in the bellows described, the regions adjacent to the curved part are produced in a very rigid manner. In addition, the curved parts made in opposite directions already have in the stretched position of the seal a radial distance so small relative to each other that there can be contact between the two, so that the bellows is destroyed in
peu de temps à cause de la friction permanente. shortly due to permanent friction.
Le document DE-B-1 600 429 présente un soufflet qui, selon la figure 2, est constitué par un élément d'écartement 21 et par des parties appelées parties de membrane 17 et 20. Cette forme de réalisation a pour inconvénient que les parties de membrane présentent un comportement relativement rigide lors des Document DE-B-1 600 429 presents a bellows which, according to FIG. 2, is constituted by a spacer element 21 and by parts called parts of membrane 17 and 20. This embodiment has the disadvantage that the parts membrane exhibit relatively rigid behavior during
flexions du joint. Il en résulte que les éléments d'écartement subissent des défor- joint flexures. As a result, the spacers undergo deformation.
mations importantes.important information.
L'objectif sous-jacent à l'invention consiste à réaliser un soufflet pour l'étanchement d'un joint homocinétique, qui permet, avec une longueur d'insertion courte, des angles de pliage importants du joint et qui se caractérise par un faible The objective underlying the invention consists in producing a bellows for sealing a constant velocity joint, which allows, with a short insertion length, large bending angles of the joint and which is characterized by a low
volume intérieur enfermé.enclosed interior volume.
Conformément à l'invention, l'objectif est atteint par le fait que la région de pliage du soufflet est pourvue au moins d'une région de membrane, que la région de membrane est formée en section transversale par une courbure située radialement à l'extérieur et par une courbure située radialement à l'intérieur présentant un rayon de courbure supérieur à celui de la courbure située radialement à l'extérieur, que la région de membrane, vue de l'extérieur, est convexe et est liée à une région de pli concave, dirigée vers le plus petit diamètre du soufflet par l'intermédiaire d'une région de charnière caractérisée par un petit rayon de courbure, que, lorsque le soufflet est comprimé axialement, la région de membrane est déformable de sa position de production en direction de la région de collet présentant le grand diamètre du soufflet, la forme de la région de pli n'étant pas sensiblement influencée, et que, dans le cas d'une flexion du soufflet, la région de pli alors déformée est appliquée contre la région de membrane en étant courbée de According to the invention, the objective is achieved by the fact that the folding region of the bellows is provided with at least one membrane region, that the membrane region is formed in cross section by a curvature situated radially at the exterior and by a curvature located radially inside having a radius of curvature greater than that of the curvature located radially outside, that the membrane region, seen from the outside, is convex and is linked to a region of concave fold, directed towards the smallest diameter of the bellows via a hinge region characterized by a small radius of curvature, that, when the bellows is compressed axially, the membrane region is deformable from its production position in direction of the collar region having the large diameter of the bellows, the shape of the fold region not being significantly influenced, and that, in the case of a bending of the bellows, the re then deformed fold region is applied against the membrane region while being curved
manière sensiblement uniforme.substantially uniformly.
Dans le soufflet conforme à l'invention, il est avantageux qu'au moins un des rayons de courbure formant la membrane soit très grand, ce qui autorise des angles de pliage importants, que la région de membrane absorbe les modifications In the bellows according to the invention, it is advantageous that at least one of the radii of curvature forming the membrane is very large, which allows large folding angles, that the membrane region absorbs the modifications.
de longueur axiale et que la région de pli vienne en application lors des flexions. of axial length and that the fold region comes into application during bending.
Par le fait que la courbure située radialement à l'intérieur présente un rayon de courbure supérieur à celui de la courbure située radialement à l'extérieur, il résulte une répartition avantageuse des contraintes. Dans la région de la courbure supérieure située à l'intérieur, des contraintes de traction apparaissent lors du déplacement axial vers le joint, et dans la région de la courbure située radialement à l'extérieur, pourvue du rayon inférieur, des contraintes de compression By the fact that the curvature situated radially on the inside has a radius of curvature greater than that of the curvature situated radially on the outside, this results in an advantageous distribution of the stresses. In the region of the upper curvature located inside, tensile stresses appear during the axial displacement towards the joint, and in the region of the curvature located radially outside, provided with the lower radius, compression stresses
apparaissent en correspondance.appear in correspondence.
Grâce à ceci, la stabilité de forme est maintenue. Thanks to this, shape stability is maintained.
Un autre avantage du soufflet conforme à l'invention réside dans la capacité, en particulier dans le cas de joints coulissants, de maintenir constant le Another advantage of the bellows according to the invention lies in the ability, in particular in the case of sliding joints, to keep the
volume enfermé, à l'intérieur de certaines limites. enclosed volume, within certain limits.
De plus, le soufflet revendiqué se caractérise par un faible poids, et on In addition, the bellows claimed is characterized by a low weight, and
peut le fabriquer tant par soufflage que par moulage par injection. can make it by both blow molding and injection molding.
Le fait que, lors des flexions, les régions de membrane et de pli qui sont tournées vers la flexion viennent en application suivant une surface importante, ce qui conduit à de faibles pressions superficielles, constitue un autre avantage. Dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention, il est prévu Another advantage is that, during flexions, the membrane and fold regions which are turned towards flexion apply over a large area, which leads to low surface pressures. In an advantageous embodiment of the invention, provision is made
qu'une modification de la longueur axiale du soufflet soit absorbée par une modifi- that a change in the axial length of the bellows is absorbed by a change
cation des rayons de courbure des courbures extérieure et intérieure de la région de cation of the radii of curvature of the external and internal curvatures of the region of
membrane.membrane.
Dans une réalisation avantageuse de l'invention, on prévoit qu'après le montage le soufflet est amené à passer d'une première forme de départ résultant de la fabrication à une seconde forme qui réduit la longueur axiale du soufflet et qui est déterminée par la position d'installation, et que les rayons des courbures de la In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that after mounting the bellows is caused to pass from a first starting form resulting from manufacture to a second form which reduces the axial length of the bellows and which is determined by the installation position, and that the radii of the curvatures of the
seconde forme sont inférieurs à ceux de la première forme de départ. second form are lower than those of the first starting form.
Grâce à ceci, on confere au soufflet dans la région de la membrane ce Thanks to this, the bellows in the region of the membrane is given this
que l'on appelle un "effet de mémoire", en le faisant passer dans la position axiale- which is called a "memory effect", passing it in the axial position-
ment étirée en sa forme de départ exempte de contraintes. mentally stretched to its original form free of constraints.
Selon un autre aspect avantageux de l'invention, on prévoit que, dans une première forme de départ résultant de la fabrication, la tangente dans la région According to another advantageous aspect of the invention, it is provided that, in a first form of departure resulting from the manufacture, the tangent in the region
de transition des deux courbures présente un angle de 90 avec l'axe du joint. of transition of the two curvatures has an angle of 90 with the axis of the joint.
Cette réalisation présuppose un déplacement axial a relativement important dirigé vers l'intérieur lors du passage des membranes de la forme de This realization presupposes a relatively large axial displacement directed inwards during the passage of the membranes of the shape of
départ à la seconde forme déterminée par la position d'installation du soufflet. departure at the second form determined by the installation position of the bellows.
"L'effet de mémoire" est en correspondance particulièrement important dans cette réalisation. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, on prévoit pour la première forme de départ résultant de la fabrication que la tangente dans la région de transition des deux rayons de courbure présente un angle inférieur à 90 avec "The memory effect" is particularly important in this realization. In another embodiment of the invention, it is provided for the first starting form resulting from the manufacture that the tangent in the transition region of the two radii of curvature has an angle less than 90 with
l'axe du joint.the axis of the joint.
Cette réalisation présente l'avantage de ne nécessiter aucune course de déplacement, ou uniquement une course de déplacement relativement faible, lors du passage de la région de membrane du soufflet, de la forme de départ à la forme This embodiment has the advantage of requiring no displacement stroke, or only a relatively small displacement stroke, during the passage of the membrane region of the bellows, from the starting form to the form
large résultant du montage.wide resulting from mounting.
Dans une autre réalisation de l'invention, on prévoit entre deux régions de membrane axialement successives une région de pli pourvue d'une région de In another embodiment of the invention, there is provided between two axially successive membrane regions a fold region provided with a region of
charnière réalisée sous la forme d'un S et orientée vers la membrane située respec- hinge made in the form of an S and oriented towards the membrane located respec-
tivement radialement plus à l'extérieur. radially more outward.
Cette réalisation est avantageuse dans la mesure o la région en forme de S présente un effet de charnière et empêche un écrasement du soufflet lorsque This is advantageous since the S-shaped region has a hinge effect and prevents the bellows from being crushed when
celui-ci est comprimé.it is compressed.
Selon un autre aspect de l'invention, on prévoit au moins un pli axiale- According to another aspect of the invention, at least one axial fold is provided.
ment avant la membrane.before the membrane.
Ici, le pli peut être orienté aussi bien vers le collet présentant le Here, the fold can be oriented as well towards the collar presenting the
diamètre plus grand que vers le collet présentant le diamètre plus petit. diameter larger than towards the collar having the smaller diameter.
Dans cette solution, les fonctions du soufflet sont divisées dans la mesure o la flexion est reprise par la membrane dans la région de pli et la In this solution, the functions of the bellows are divided to the extent that the flexion is taken up by the membrane in the fold region and the
modification de longueur axiale est reprise par un ou plusieurs plis. change in axial length is taken up by one or more folds.
Dans une réalisation avantageuse de l'invention, on prévoit qu'en partant du collet pourvu du diamètre supérieur au moins une région partielle de la In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that, starting from the collar provided with the larger diameter, at least one partial region of the
membrane qui se raccorde à celui-ci soit renforcée par une couche de tissu. membrane that connects to it is reinforced by a layer of fabric.
Cette réalisation est avantageuse en particulier pour des soufflets sur des joints en rotation rapide. Etant donné que les joints sont remplis de graisse et que la graisse se dépose principalement dans la partie du soufflet orientée vers le joint qui présente le diamètre supérieur, des forces centrifuges très importantes This embodiment is advantageous in particular for bellows on rapidly rotating joints. Since the seals are filled with grease and the grease is mainly deposited in the part of the bellows facing the seal which has the larger diameter, very high centrifugal forces
s'établissent à cet endroit.settle there.
L'invention sera expliquée plus en détail dans ce qui suit en se The invention will be explained in more detail in the following in se
reportant aux exemples de réalisation illustrés dans les dessins. referring to the embodiments illustrated in the drawings.
Les figures montrent:The figures show:
figure 1: une demi-coupe longitudinale à travers un soufflet compor- Figure 1: a longitudinal half-section through a bellows comprising
tant deux membranes successives dans la position de production, figure la: le soufflet selon la figure 1 dans la position d'installation, figure 2: une représentation de principe de la forme de départ et de la as two successive membranes in the production position, FIG. 1 a: the bellows according to FIG. 1 in the installation position, FIG. 2: a principle representation of the starting form and of the
transition de la membrane à la seconde forme déterminée par la position d'instal- transition from the membrane to the second form determined by the position of instal-
lation, la tangente dans la région de transition des deux rayons de courbure pour la forme de départ présentant un angle de 90 avec l'axe du joint, figure 3: une illustration du principe de la membrane pour laquelle l'angle de la tangente dans la région de transition des deux rayons de courbure entre la courbure située à l'extérieur et la courbure située à l'intérieur est de 0 à 90', lation, the tangent in the transition region of the two radii of curvature for the starting form having an angle of 90 with the axis of the joint, Figure 3: an illustration of the principle of the membrane for which the angle of the tangent in the transition region of the two radii of curvature between the curvature on the outside and the curvature on the inside is from 0 to 90 ',
figure 4: le soufflet comportant cinq membranes axialement succes- figure 4: the bellows comprising five axially successive membranes
sives, figure 5: une membrane comportant plusieurs (quatre) plis agencés en décalage axial par rapport à la membrane, et figure 6: un soufflet selon l'invention dans le cas d'une position en sives, Figure 5: a membrane comprising several (four) plies arranged in axial offset relative to the membrane, and Figure 6: a bellows according to the invention in the case of a position in
flexion de 30'.30 'flexion.
Le soufflet 1 illustré à la figure 1 est constitué par deux régions de membrane 4 axialement successives. Pour sa fixation, le soufflet 1 est pourvu d'un collet 5 d'un diamètre supérieur, qui est agencé sur la partie de joint extérieure non The bellows 1 illustrated in FIG. 1 consists of two axially successive membrane regions 4. For its fixing, the bellows 1 is provided with a collar 5 of a larger diameter, which is arranged on the outer seal part not
illustrée, et d'un collet 3 d'un diamètre inférieur qui sert à la fixation sur l'arbre 2. illustrated, and a collar 3 of a smaller diameter which is used for fixing to the shaft 2.
Dans la figure 1, on voit que la courbure 7 située radialement à l'extérieur présente un rayon sensiblement plus petit que la courbure 8 située radialement à l'intérieur. La raison en est que, pour un déplacement axial du soufflet 1, la courbure située radialement à l'extérieur est, contrairement à la courbure située à l'intérieur, sollicitée par des contraintes de compression, et dans la région située radialement à l'extérieur il pourrait autrement facilement se In FIG. 1, it can be seen that the curvature 7 situated radially on the outside has a radius which is substantially smaller than the curvature 8 situated radially on the inside. The reason is that, for an axial displacement of the bellows 1, the curvature situated radially on the outside is, unlike the curvature situated on the inside, stressed by compression stresses, and in the region situated radially on the outside it could otherwise easily get
produire des déformations irrégulières en raison de ces contraintes de compression. produce irregular deformations due to these compression stresses.
Entre la région de membrane 4 et la région de pli 6, il est prévu d'une région de charnière 6a qui favorise le comportement de déroulement lors d'un Between the membrane region 4 and the fold region 6, there is provided a hinge region 6a which promotes the unwinding behavior during a
déplacement axial.axial displacement.
La figure la montre le soufflet selon la figure 1 dans la position d'installation dans laquelle le soufflet 1 a subi un raccourcissement de sa longueur axiale. La figure 2 montre une illustration de principe de la région de membrane du soufflet 1, o le tracé courbe situé à droite dans la figure illustre la première forme de départ qui est ensuite transformée en la seconde forme située à Figure la shows the bellows according to Figure 1 in the installation position in which the bellows 1 has undergone a shortening of its axial length. Figure 2 shows a principle illustration of the membrane region of the bellows 1, where the curved line on the right in the figure illustrates the first starting form which is then transformed into the second form located at
gauche déterminée par la position d'installation. left determined by the installation position.
La tangente 11 dans la région de transition entre la courbure 7 située radialement à l'extérieur et la courbure 8 située radialement à l'intérieur présente The tangent 11 in the transition region between the curvature 7 located radially on the outside and the curvature 8 located radially on the inside has
dans la forme de départ un angle de 90' avec l'axe du joint. in the starting form an angle of 90 'with the axis of the joint.
Le déplacement pour la transition de la région de la membrane 4 du soufflet 1 depuis la première forme de départ jusqu'à la seconde forme déterminée The displacement for the transition of the region of the membrane 4 of the bellows 1 from the first starting form to the second determined form
par la position d'installation présuppose un déplacement a relativement grand. by the installation position presupposes a relatively large displacement.
L'avantage de cette réalisation est que, lors d'un déplacement axial dirigé vers l'extérieur, vu depuis le joint, des courses de déplacement relativement importantes sont possibles sans que les régions de membrane 4 soient exposées à The advantage of this embodiment is that, during an axial displacement directed towards the outside, seen from the joint, relatively large displacement strokes are possible without the membrane regions 4 being exposed to
des sollicitations excessives.excessive demands.
La figure 3 montre une illustration de principe pour un soufflet 1, dans lequel, dans la forme de départ, la tangente 11 dans la région de pli 6 entre la courbure 7 située radialement à l'extérieur et la courbure 8 située radialement à l'intérieur présente un angle de 0 à 90 avec l'axe du joint. Ici, la transition de la région de membrane 4 depuis la première forme de départ jusqu'à la seconde forme déterminée par la position d'installation ne nécessite qu'un faible déplacement axial. La figure 4 montre un soufflet 1 qui se compose de cinq régions de membrane 4 axialement successives, les régions de membrane 4 présentant des FIG. 3 shows a principle illustration for a bellows 1, in which, in the initial form, the tangent 11 in the fold region 6 between the curvature 7 located radially on the outside and the curvature 8 located radially on the interior has an angle of 0 to 90 with the axis of the joint. Here, the transition of the membrane region 4 from the first starting form to the second form determined by the installation position requires only a small axial displacement. FIG. 4 shows a bellows 1 which consists of five axially successive membrane regions 4, the membrane regions 4 having
diamètres qui augmentent constamment en direction du joint. diameters which constantly increase towards the joint.
A chacune des cinq régions de membrane 4 successives est reliée une région de pli 6 par une région de charnière 6a en forme de S. La figure 5 montre un soufflet 1 dans lequel on associe axialement à une région de membrane 4 agencée du côté du joint plusieurs plis 9 qui entourent l'arbre 2. On prévoit entre la région de membrane 4 et les plis 9 une région de soutien 10 qui s'appuie sur l'arbre et qui assure des fonctions de guidage aussi bien pour la membrane 4 que pour les plis 9, et qui est utilisée de préférence pour des joints en rotation rapide avec des forces centrifuges élevées. En même temps, la région de soutien 10 divise le soufflet en une région de pliage associée à la A fold region 6 is connected to each of the five successive membrane regions 4 by a hinge region 6a in an S shape. FIG. 5 shows a bellows 1 in which an membrane region 4 is arranged axially arranged on the side of the joint several folds 9 which surround the shaft 2. There is provided between the membrane region 4 and the folds 9 a support region 10 which rests on the shaft and which provides guiding functions both for the membrane 4 and for the folds 9, and which is preferably used for rapidly rotating joints with high centrifugal forces. At the same time, the support region 10 divides the bellows into a folding region associated with the
membrane 4 et en une région de déplacement axial associée aux plis 9. membrane 4 and in an axial displacement region associated with the folds 9.
La figure 6 représente un soufflet 1 selon l'invention qui présente une FIG. 6 represents a bellows 1 according to the invention which has a
flexion d'environ 30'.bending of about 30 '.
On voit sur la figure 6 qu'en cas de flexion les régions de pli 6 viennent s'appliquer suivant une surface importante contre les régions de membrane 4 du It can be seen in FIG. 6 that in the event of bending, the fold regions 6 are applied along a large surface against the membrane regions 4 of the
fait de la courbure qui apparaît alors à leur niveau. made of the curvature which then appears at their level.
On peut utiliser en tant que matériau pour le soufflet 1 conforme à l'invention tant des matières thermoplastiques que du caoutchouc. As the material for the bellows 1 according to the invention, both thermoplastics and rubber can be used.
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1994
- 1994-09-02 FR FR9410550A patent/FR2709521B1/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| FR2709521B1 (en) | 1996-04-12 |
| JPH07151160A (en) | 1995-06-13 |
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