Brevet FR2007913A1 — publié le 19700116

i 2007913 Cette invention est relative aux procédés de fabrication d'articulations à rotule destinées principalement à la construction des véhicules automobiles. L'invention vise à réduire les variations de précontrainte 5 dans les articulations à rotule, principalement par l'application d'une pression contrôlée à un couvercle de la partie femelle de l'articulation pendant que ce couvercle est en cours de fixation définitive sur l'élément femelle de la rotule. L'invention va être décrite ci-après en se référant au dessin 10 annexé, donné uniquement à titre d'exemple et sur lequel : la Fig. 1 est une vue schématique d'une machine d'assemblage du type revolver, illustrant un procédé de fabrication d'articulations à rotule, conforme à l'invention ; la Fig. 2 est une vue en coupe longitudinale d'une articula-15 tion à rotule précontrainte, fabriquée par un procédé conforme à l'invention ; et la Fig. 3 est une vue en coupe longitudinale d'une articulation à rotule supportant une charge et sans jeu, et fabriquée par un procédé conforme à l'invention. 20 La Fig. 2 représente une articulation 2 à rotule, précon trainte, telle qu'utilisée pour connecter par une articulation universelle le bras supérieur de suspension d'un véhicule automobile à l'extrémité supérieure d'une fusée, l'un et l'autre non représentés. L'articulation 2 comprend un élément-4 à rotule com-25 portant une tige 6 qui se termine par une extrémité inférieure filetée 8. A son extrémité supérieure, l'élément 4 forme une tête hémisphérique 10 ayant un épaulement annulaire inférieur 12. Une bague classique 14 en fer fritté entoure la tige 6 et parte à sa partie supérieure contre l'épaulement 12. Un élément femelle 16 30 entoure la tête 10 et la bague 14, cet élément femelle ayant une paroi sphérique 18 en contact avec une surface externe sphérique de la bague 14 et qui se termine par une ouverture 20 de forme générale elliptique entourant la tige 6. La paroi 18 se raccorde à sa partie supérieure avec une paroi cylindrique 22 qui se ter-35 mine par une collerette 24 qui s'étend radialement vers l'extérieur. Centré au-dessus de la tête de rotule 10 est disposé un siège 26 en forme de coupelle, qui présente une paroi inférieure 28 concave et en contact précis avec la tête 10. Dans le siège en coupelle 26 est disposé un élément en élastomère 30 (fabriqué 2|_0 dans cet exemple en caoutchouc), qui porte lui-même à sa partie 69 14374 2 2007913 inférieure un couvercle 32 en forme de coupelle renversée, présentant une paroi cylindrique y\ dirigée vers le bas, adaptée à cou-lissement serré dans la paroi cylindrique 22 de l'élément femelle 16. 5 Une caractéristique importante dans la fabrication de l'ar ticulation 2 est que les éléments sont d'abord assemblés de manière lâche avec la disposition qui vient d'être décrite, puis disposés dans un support susceptible de soutenir verticalement dans une position fixe l'élément femelle 16. Le couvercle 32 est alors soumis 10 à une pression axiale d'une valeur déterminée appliquée de l'extérieur (pression axiale contrôlée), qui abaisse le couvercle jusqu'à ce que l'élément en caoutchouc 30 soit comprimé suffisamment pour équilibrer exactement la pression appliquée. Pendant que l'élément en caoutchouc 30 est maintenu dans cet état de con-15 trainte, la jonction entre la paroi 34 du couvercle et la périphérie interne de la paroi 22 de l'élément femelle est scellée en 36, d'une façon qui sera brièvement décrite, de façon à maintenir l'élément femelle et son couvercle dans leurs positions verticales ainsi ajustées, lorsqu'ils sont retirés du support. Il en résulte 20 que dans chacun des ensembles fabriqués successivement de cette manière, la force de précontrainte exercée sur la rotule correspond exactement à la pression appliquée de l'extérieur au lieu d'être une fonction variable de l'addition des tolérances ( ce terme "addition des tolérances" étant employé avec sa signification 25 usuelle d'effet cumulatif possible, dans la direction considérée de l'ensemble, des variations de dimension des diverses pièces dans ladite direction en raison des tolérances de fabrication admises). Comme le montre la Fig. 1, dans un procédé préféré de fabri- 30 cation, plusieurs supports 38 sont disposés, espacés angulairement .autour , /d une tourelle révolver 40 a plateau tournant, chaque support étant mobile verticalement et monté à rotation à l'intérieur d'un palier 42. Chaque support comprend un élément d'entraînement 44 auquel est combiné un mécanisme complémentaire de construction 55 classique, non représenté, qui agit pour mettre en rotation l'élément d'entraînement 44. Un poste de soudage fixe 46 comprend un arbre 48 qui s'étend vers le bas et dont l'extrémité inférieure constitue une butée 50, et la tourelle 40 est pourvue d'un mécanisme d'indexage de construction classique, non représenté, adapté 40 pour placer successivement les supports 38 en position sous le 69 14374 3 2007913 poste de soudage, en alignant le centre géométrique du support avec le centre géométrique de la butée fixe 50. Pendant la rotation de l'élément d'entraînement 44, cet élément et le support 38 sont agencés de façon à être déplacés vers le haut dans le palier 42 5 par un mécanisme élévateur, non représenté, dont la poussée est réglée par un poste 54 de calibrage de précontrainte. En fonctionnement, les articulations ou joints à rotule sont assemblés de façon lâche de la manière décrite précédemment, et montés dans les supports 38 avec la collerette 24 de l'élément femelle guidée dans 10 un évidement annulaire 52 pratiqué à l'extrémité supérieure du support. Le plateau est alors indexé pour amener un support chargé sous le poste de soudage 46. Puis le mécanisme élévateur est actionné et soulève le support vers la butée 50. Après mise en contact du couvercle 32 avec la butée, le mécanisme élévateur con-15 tinue à déplacer le support vers le haut jusqu'à ce que la pression de précontrainte appliquée, déterminée par le poste de calibrage 54, soit équilibrée par la réaction de compression de l'élément en caoutchouc 30. Cette précontrainte est maintenue tandis que le support 38 est mis en rotation. Simultanément, le poste de soudage 20 est actionné, faisant émettre par un canon à électrons 56 un faisceau d'électrons pointé sur la jonction entre le couvercle 32 et la collerette 24. Il en résulte qu'une soudure circulaire continue de scellement et de fixation s'établit en 36 entre le couvercle et l'élément 16. Après achèvement de cette soudure, le poste de sou-25 dage est arrêté, et le support est rétracté. Le plateau est alors indexé vers le poste suivant et la séquence est répétée. L'emploi du poste de soudage à électrons permet d'obtenir le résultat souhaitable que la concentration localisée de chaleur et la vitesse possible de soudage sont alors telles que l'élément en 30 caoutchouc n'est pas altéré ni détérioré par la chaleur , comme cela se produirait en utilisant un soudage ordinaire. En outre, l'utilisation du poste à électrons élimine la nécessité d'utiliser des décapants, fondants, ou autres produits d'addition indispensables en soudage classique, et réduit ou supprime ainsi le risque 35 de contamination chimique à l'intérieur de l'articulation terminée. De plus, en prévoyant seulement un jeu radial minime entre la paroi 34 du couvercle et l'élément femelle 16, on peut réaliser un concentricité considérablement améliorée de l'élément femelle et du couvercle, ce qui contribue encore à l'uniformité de fonction-40 nement des ensembles ainsi fabriqués. 69 14374 4 2007913 La Fig. 3 représente une articulation à rotule sans jeu destinée à supporter une charge, qui est susceptible d'être fabriquée suivant la séquence qui vient d'être décrite. Mais, contrairement à l'ensemble de la Fig. 2, dont la précision du contact fonction-5 nel résulte d'une charge constante appliquée à l'ensemble par le poids du véhicule, dans l'articulation à rotule de la Fig. 3, le siège de palier et l'élément en caoutchouc sont éliminés, et le couvercle 60 est lui-même conformé avec une surface sphérique 62 adaptée avec précision aux surfaces adjacentes de la rotule 64. Le 10 haut degré de précontrainte utilisé dans les joints du type représenté à la Fig. 2 n'est ni nécessaire ni même désirable dans la forme de la Fig. 3* et Par suite la précontrainte contrôlée exercée pendant l'assemblage est réduite à un niveau juste suffisant pour assurer le contact précis entre le couvercle 60, la rotule 15 64 et la surface sphérique 66 de l'élément 68. De plus, et comme on l'a décrit plus haut, en ne prévoyant qu'un jeu radial limité entre la paroi verticale JO du couvercle et la périphérie interne adjacente de l'élément femelle, on peut garantir un haut degré de concentricité entre la rotule, le couvercle et l'élément femelle, 20 comme conséquence de la précontrainte contrôlée. Le procédé qui vient d'être décrit est donc un procédé original et perfectionné pour obtenir dans les joints à rotule pour construction automobile, l'uniformité du contact, entraînant la précision, et l'uniformité du degré de précontrainte. Les résul-25 tats obtenus ne sont pas seulement très cohérents et susceptibles de permettre la fabrication à un rythme élevé, mais en outre ils peuvent réduire notablement l'importance néfaste des tolérances de fabrication des pièces qui composent l'articulation. 69 14374 5 2007913 REVENDICATIONS 1) Procédé de fabrication d'une articulation à rotule, notamment pour véhicule automobile,suivant lequel la rotule est assemblée dans l'élément femelle, un couvercle de palier construit de 5 façon à pouvoir se déplacer télescopiquement dans l'élément femelle est monté dans cet élément par application sur le couvercle d'une pression dirigée axialement, et le couvercle est ensuite fixé définitivement à l'élément femelle, ce procédé étant caractérisé en ce que la pression dirigée axialement est maintenue, tout en étant 10 contrôlée (élément 54), pendant que le couvercle (32, 60) est fixé à demeure sur l'élément femelle (16, 68) de l'articulation. 2) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on fixe à demeure le couvercle (32, 60) sur l'élément femelle (16, 68) en formant une jonction par soudure circulaire et conti- 15 nue (36), en faisant tourner l'ensemble par rapport à un canon à électrons (56) pointé sur la jonction du couvercle et de l'élément femelle. 3) Procédé suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un siège de palier (26) et vin élément élastique (30) 20 chargeant ce siège sont interposés entre le couvercle (32) et l'élément femelle (16) avant la fixation du couvercle sur l'élément femelle. 4) Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3* caractérisé en ce qu'une surface cylindrique externe (34, 70) du couvercle 25 (32, 60) s'adapte à ajustage télescopique serré dans une surface cylindrique interne (22, 66) de l'élément femelle (16, 68).