Brevet FR2006275A1 — publié le 19691226

La présente invention concerne les joints à rotule, par exemple ceux utilisés dans les timoneries de direction et les timoneries de suspension des véhicules automobiles. Un des buts de l'invention est de créer un joint à rotule comportant des organes d'étanchéité perfectionnés qui, tout en empêchant la perte ou fuite de lubrifiant à partir du joint et la pénétration d'eau ou de corps étrangers dans celui-ci, permettent la sortie de la graisse en excès pendant les opérations de graissage, sansd8placement permanent des organes d'étanchéité- Un autre but de l'invention est de créer un joint à rotule dans lequel des organes élastiques agissant de façon à maintenir la rotule et la cuvette du joint en contact absorbent ou compensent l'usure de ces éléments et sont disposés de façon à agir simplement tant que l'usure desdits éléments ne dépasse pas une valeur prédéterminée. L'invention est matérialisée dans un joint à rotule comportant un élément à tête sphérique formant rotule monté dans des portées à l'intérieur d'une cuvette afin de pouvoir y subir un déplacement universel et comprenant une queue faisant saillie à travers un orifice de cette cuvette, une surface externe de la cuvette présentant une courbure sphérique qui s'étend autour de l'orifice et qui est limitée sur l'un au moins de ses bords périphériques par une paroi en saillie, un élément annulaire en forme de coupelle ayant également une courbure sphérique et présentant sur son bord correspondant à son plus gran8iamètre une nervure circonférentielle placée sur sa face concave1 cet élément étant monté autour de la queue de ltélément à tête sphérique, cette nervure coopérant avec la surface à courbure sphérique de la cuvette du joint, et un second élément annulaire en forme de coupelle, présentant également une courbure sphérique et constitué par une matière élastique, ce second élément étant monté de telle sorte que son bord périphérique interne coopère étroitement avec la queue de l'élément à tête sphérique formant rotule, ce second élément annulaire en forme de coupelle coiffant ou recouvrant le premier élément annulaire en forme de coupelle et étant supporté axialement par rapport à la queue précitée de telle sorte qu'il soit sollicité vers une position d'application contre le premier élément annulaire en forme de coupelle et qu'il maintienne la nervure circonférentielle de ce dernier contre la surface à courbure sphérique de la cuvette du joint. De préférence, des parois en saillie sont prévues à la fois sur les bords periphériques interne et externe de la surf au ce à courbure sphérique de la cuvette du joint. Le prèmier,élément annulaire en forme de coupelle peut être constitué par une matière plastique, par exemple par du "Nylon Ta tête de l'élément formant rotule peut autre placée entre une surface de portée partiellement sphérique concave entourant l'orifice à travers lequel la queue de cet élément à tête sphérique s'étend, et une pièce de portée montée de façon déplaçable dans la cuvette et sollicitée vers la surface de portée précitée par des organes élastiques, des surfaces de butée conjuguées étant prévues dans la cuvette et sur cette pièce de portée afin de limiter le mouvement de ladite pièce vers cette surface. La description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé, donné à titre non limitatif, permettra de mieux comprendre l'invention. La figure unique -est une vue en coupe d'un joint à rotule suivant l'i-nvention. Si l'on se reporte au dessins on voit que le joint à rotule représenté comprend un élément 10 à tette sphérique formant rotule, muni d'une tête Il montée par des surfaces de portée dans une cuvette 12 celle-ci comportant un bras fileté 13 servant à son accouplement à une bielle, à une barre d'accouplement ou à un autre organe analogue. La cuvette 12 présente un canal la traversant, dont une extrémité constitue un orifice à travers lequel la queue 15 de l'élément 10 à tette sphérique fait saillie. Au voisinage de cette extrémité de l'orifice, il est prévu dans la cuvette une surface de portée interne partiellement sphérique 15, dont le diamètre minimum est voisin de cette extrémité de la cuvette. La tette en forme de rotule Il de l'élément 10 coopère avec la surface de portee 15 La queue 14 de liélément -10 présente une partie conique indiquée en 16, qui converge dans une direction opposée à la tette 11, et une partie filetée cylindrique 17 à son extrémité externe. Il est prévus sur le bord de la surface de portée 15 correspondant à son diamètre maximum et à l'intérieur de la cu reste, un épaulement 18 orienté vers l'autre extrémité du canal ménagé à l'intérieur de cette cuvette. Une paroi cylindrique 19 s'étend à partir de l'épaulement 18, en direction de cette autre extrémité du canal, et se termine par un autre épaulement 21 qui est orienté dans le même sens que le premier épaulement 18. Une pièce de portée 22 en forme de pièce de tôle emboutit munie d'une concavité dans sa partie centrale afin de ménager une surface partiellement sphérique 23 destinée à coopérer avec la t8te 11 de l'élément 10, est montée dans la partie cylindrique 19 du canal traversant la cuvette et est sollicitée vers la tête de cet élément 10 par un ressort de compression hélicoSdal 24 qui prend appui sur une autre pièce de tôle emboutie 25 obturant le canal ménagé dans la cuvette, cette pièce emboutie ayant également une forme de coupelle concave-et étant maintenue en place à l';-térieur de la cuvette par poinçonnage, sertissage ou refoulement, afin de déformer la paroi de la cuvette comme montré en 26 pour assurer la rétention étanche de cette pièce emboutie 25. Le ressort de compression hélicor- dal 24 a de préférence une forme conique, son extrémité la plus petite prenant appui sur la seconde- pièce emboutie 25 tandis que son extrémité de plus grand diamètre coopère avec la pièce de portée 22 au voisinage de la périphérie de cette dernière La pièce de portée 22 est munie, sur sa périphérie, de plusieurs pattes circonférentiellement espacées dont l'une est représentée en 27, ces pattes faisant saillie à l'intérieur de la cuvette, en direction du premier épaulement 18. La longueur de ces pattes 27 est telle que, lorsque le joint est assemblé, leur extrémité soit écartée de l'épaulement 18, alors qu'après un degré prédéterminé d'usure de la rotule 11 et des surfaces avec lesquelles cette rotule coopère, ces pattes 27 viennent en contact avec l'épaulement 18 de sorte qu'aucune sollicitation élastique n'est plus exercée sur la tête formant rotule. Une nouvelle usure crée ainsi un jeu de la rotule à l'intérieur de la cuvette, ce qui indique que le joint a atteint la fin de sa durée de service et doit être remplacé. Un trou taraudé 28 ménagé au centre de la seconde pièce emboutie 25, fermé normalement par un bouchon fileté 29, permet d'accéder à l'intérieur du joint pour le graissage. Afin d'assurer l'étanchéité de l'orifice ménagé dans la cuvette et traversé par la queue 14 de l'élément 10 sans g8- ner le mouvement relatif de cet élément 10 et de la cuvette 12, soit par déplacement @@@@@@@@@, @@@@ par basculement ou incliW naison, on utilise un système d'étanchéité 31 en deux partie * il est prévu autour de net O e; sur la fs surface externe de la cuvette 12, une surface 32 présentant une courbure sphérique convexe sensiblemerQ concentrique à la tête Il de l'élément 10, cette surface 32 étant délimitée sur son bord le plus voisin de l'orifice par une nervure en saillie 33 et sur son autre bord par un épaulement en saillie extérieur 34. Un premier élé- ment annulaire 35 en forme de coupelle, judicieusement en "Ny lon", présentant à la fois sur ses faces interne et externe une courbure sphérique, est muni sur son bord de plus grand diamètre, dans sa partie correspondant à sa face concave, d'une nervure circonférentielle 36. L'élément annulaire 35 en forme de coupelle entoure l'élément 40 du joints la nervure circonférentielle 36 prenant appui contre la surface sphérique 32 de la cuvette 12. Le diamètre intérieur de cet élément 35 en forme de coupelle est nettement supérieur au diamètre de la queue de la rotule et son diamètre extérieur est compris entre les diamètres intérieur et extérieur de la surface à courbure sphérique 32 de la cuvette 12. Un second élément annulaire 37 en forme de coupelle, cooe titué par une matière élastomère et muni sur sa face concave, en 38, d'une courbure sphérique, est monté sur la queue 14 de l'élément 10 de telle sorte que cette surface concave 38 vienne coopérer avec les surfaces externes du premier élément annulaire 35 en forme de coupelle, le rayon maximum de ce second élément annulaire 37 en forme de coupelle étant tel que, quelles que soient les positions relatives de l'élément à rotule 10 et de la cuvette 12, et quelle que soit la position du premier élément annulaire 35 en forme de coupelle par rapport à la cuvette, les deux éléments annulaires en forme de coupelles se recouvrent l'un l'autre dans toutes les positions autour de l'élément 10 à tête sphérique formant rotule. Le second élément annulaire en forme de coupelle présente une surépaisseur 39 sur sa périphérie interne, la surface interne cylindrique de cette surépaisseur enserrant étroitement une partie cylindrique 41 de la queue de l'élément 10 afin de réaliser un joint effectif. Le second élément annulaire 37 en forme de coupelle est empêché de se déplacer à l'écart de la tête ou rotule de l'élément 10 par une surface annulaire plate 42 qui entoure cet élément 10, cette surface étant judicieusement ménagée sur un bras ou un organe analogue 43 sur lequel cet élément 10 est monté, cet organe présentant un trou conique dans lequel la partie conique de la queue de l'élément 10 vient s'engager. Ledit organe est retenu sur la queue de l'élément 10 par un écrou 44 qui est vissé sur le filetage de la queue 14. La position de la surface annulaire plate par rapport à la tête ou rotule de l'élément 10 est telle que le second élément annulaire 37 en forme de coupelle soit appliqué fermement contre le premier élément annulaire 35 en forme de coupelle et presse ainsi la nervure circonférentielle 36 prévue sur ce dernier contre la surface sphérique 32 de la cuvette 12. On obtient ainsi un joint étanche qui recouvre complètement l'orifice dd la cuvette à travers lequel la queue de l'élément à rotule du joint s'étend, de façon à retenir le lubrifiant à l'intérieur de ce joint et à éviter la pénétration d'eau ou de corps étrangers. Le second élément annulaire 37 en forme de coupelle est de préférence empêché de se déplacer vers la rotule par un épaulement 45 prévu sur la queue de cette rotule. La nervure 33 et l'épaulement 34 de la cuvette coopèrent avec la nervure 36 prévue sur le premier élément annulaire 35 en forme de coupelle afin de limiter le basculement de cet élément 35 par rapport à l'axe du canal traversant la cuvette 12. On comprendra que, si cela est désirable, on peut supprimer la nervure 33 ou l'épaulement 34, étant donné qu'une seule surface en saillie entourant le bord périphérique de la surface 32 peut limiter le basculement de l'élément en forme de coupelle 35. D'autres modifications peuvent etre apportées au mode de réalisation décrit, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention. REVENDICATION 1. Joint à rotule comportant un élément à tête sphérique formant rotule monté dans des portées à l'intérieur d'une cuvette afin de pouvoir subir dans celle-ci un déplacement universel et comprenant une queue faisant saillie à travers un orifice de cette cuvette, caractérisé en ce qu'une surface externe de la cuvette, présentant une courbure sphérique et s'étendant autour de l'orifice, est délimitée sur l'un au moins de ses bords périphériques par une paroi en saillie, un élément annulaire en forme de coupelle présentant également une courbure sphérique et muni sur son bord correspondant à son plus grand diamètre d'une nervure circonférentielle disposée sur sa face concave étant monté autour de la queue de l'élément à tte sphérique formant rotule, cette nervure coopérant avec la surface à courbure sphXrlw que de la cuvette, un second élément annulaire en forme de coupelle, muni également d'une courbure sphérique et constitué par une matière élastiques étant monté de telle sorte que son bord périphérique interne coopère étroitement avec la queue de l'élément à tette sphérique formant rotule, ce second élément annulaire en forme de coupelle chevauchant le premier élément annulaire en forme de coupelle et étant supporté axialement par rapport à la queue précitée de façon à être sollicité vers une position de coopération avec le premier élément annulaire en forme de coupelle et à maintenir la nervure circonférmitielle prévue sur ce dernier contre la surface à courbure sphérique de la cuvette. 2. Joint à rotule suivant la revendication 1, caractérisé en ce que des parois en saillie sont prévues à la fois sur les bords périphériques interne et externe de la surface à courbure sphérique de la cuvette 3. Joint à rotule suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier élément annulaire en forme de coupelle est en matière plastique. 4. Joint à rotule suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le premier élément annulaire en forme de coupelle est en "Nylon'le 5. Joint à rotule suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le second élément annulaire en forme de coupelle est supporté axialement par rapport à la queue de 1.'élément à tête sphérique formant rotule par une surface annulaire plate entourant cet éléments 6. Joint à rotule suivant 1'une quelconque des revendica- tiens précédentes, caractérisé en ee que la tête de l'élément à tête sphérique est placée entre une surface de portée concave partiellement sphérique entourant l'orifice à travers lequel la queue de cet élément fait saillie et une pièce de portée montée de façondSplaçable dans la cuvette et sollicitée vers la surface de portée précitée par des organes élastiques, des surfaces de butée conjuguées étant prévues dans la cuvette et sur cette pièce de portée afin de limiter le mouvement de ladite pièce de portée vers ladite surface.