Brevet FR2001928A1 — publié le 19691003

la présente invention se rapporte à des perfectionnements à la construction d'un joint à rotule et plus particulièrement à.des perfectionnements aux joints à rotule utilisés couramment dans les timoneries des sj^stèmes de direction des véhicules à moteur. 5 Dans les dispositifs de la technique antérieure, tels que ceux décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n° 2.921.809 et n° 3.216.754 , on a éprouvé longtemps des difficultés pour réaliser un joint à rotule présentant des caractéristiques de couple et de frottement satisfaisantes pendant une période de 10 service de longue durée. D'habitude, l'ajustage glissant qui existe entre la rotule et l'élément de retenue ou douille- se desserre -ou devient vacillant du fait de l'usure des surfaces qui sont en contact intime les unes avec les autres. D'une manière typique, les caractéristiques de couple ou de frottement des dispositifs-de 15 la technique antérieure ont cessé d'être satisfaisantes après 50-.000 à 100.000 cycles d'essais dans des conditions de charge de régime maximales. Dans la construction du joint à rotule qui est décrite ici, une "bague de retenue en une matière relativement dense est 20 interposée entre la rotule du goujon à tête sphérique et l'alvéole du corps de joint autour de la région équatoriale de la rotule. Une matière fibreuse imprégnée d'huile est tassée ou comprimée dans la cavité qui se trouve entre l'alvéole sphérique et la bague de retenue à chaque extrémité de celle-ci. Cette matière fibreuse, 25 qui présente des caractéristiques de compression et d'expansion, permet de réaliser un joint auto-lubrifiant et permet également de .mettre en position la bague de retenue en tendant à la repousser en contact avec la rotule. En faisant varier la force suivant laquelle la surface intérieure de la bague de retenue porte contre 30 la surface de la rotule, on peut modifier le^caractéristiques de couple ou de frottement du joint. Dans des conditions de fonctionnement normales, les forces ou poussées transversales du goujon à tête sphérique sont transmises par la bague de retenue au corps principal au lieu d'être .35 transmises par la matière fibreuse au corps principal. On pense que le fait de protéger la matière fibreuse de la totalité de la poussée ou de la charge transmise par la rotule et que le fait/à'u-tiliser une matière élastique, autolubrifiante pour soutenir la 69 01788 _2_ 2001928 bague de retenue dense permet d'améliorer considérablement la durée de service utile de ce joint. De préférence, la matière fibreuee est en contact avec la rotule aux bords de la bague de retenue afin de servir de joint empêchant l'entrée de l'eau, de la poussière 5 et de la saleté, et également de manière à former un enduit lubrifiant directement sur la rotule qui peut travailler sur les surfaces de portée. La bague de retenue reçoit une proportion élevée de la charge et empêche la totalité de la pression d'être transmise à l'étoffe, ce qui lui fait perdre une partie de son élasticité 10 de compensation. En conséquence, la présente invention a pour but de fournir un joint à rotule antolubrifiant dont la construction lui permet de conserver des caractéristiques de couple satisfaisantes pour une durée de service considérablement accrue. 15 D'autres avantages et caractéristiques de l^résente invention ressortiront au cours de la description détaillée qui va suivre, faite en regard/lu dessin annexé qui dominé, titre • explicatif, mais nullement limitatif, plusieurs formes de réalisation conformes à l'invention. 20 Sur ce dessin ; la figure 1 est une vue latérale, en partie en coupe, d'un premier mode de réalisation d'un joint à rotule. la figure 2 est une vue en plan d'un mode de réalisation d'une- bague de retenue. 25 la figure 3 est une coupe suivant la . ligne 3-3 de la figure 2. la figure 4 est une vue latérale,en coupe d'une seconde mode de réalisation d'un joint construit selon l'invention. La figure 5 est une vue latérale en coupe d'un second 30 mode de réalisation d'une bague de retenue. la figure 6 est une vue latérale, en coupe, d'un troisième mode de réalisation d'une bague de retenue. En se reportant au dessin, sur la figure 1 un goujon 10 muni d'une tête sphérique ou rotul§^L2 est emprisonné dans une en-35 veloppe ou corpsX4 par une bague- de retenue fendue 16 et il est représenté comme étant entouré par une matière fibreuse 18 imprégnée de lubrifiant telle qu'une mèche en coton. Un lubrifiant approprié pour imprégner la matière fibreuse est le composé dracide 69 01788 _3_ 2001928 gras décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amé&rique n° 2.3Î9.478. Sur les figures 2 et 3, on a représenté la bague de retenue 16 sous la forme d'une bague fendue, pour faciliter son montage, et de préférence en une matière plastique*à densité élevée telle 5' que du M Nylon"présentarrfc de bonnes caractéristiques de portée. Les diamètres extérieur et intérieur et de ce fait l'épaisseur de la partie centrale de la bague de retenue 16 sont conçus de telle sorte qu'elle s'ajuste étroitement entre la rotule 12 et le corps 14 autour d'une région équatoriale relativement large de la rotule. 10 In faisant varier la surface totale de la bague de retenue 16 qui est en contact avec la rotule 12 et la pression suivant laquelle la bague de retenue 16 porte contre la rotule 12 on peut modifier les caractéristiques de couple ou de frottement du joint. La matière fibreuse 18 qui est imprégnée de lubrifiant est ■ 15 tassée ou comprimée entre une partie d'une paroi 20 d'un corps 14 • et la bague de retenue 16. La force produite par la compression de la matière fibreuse 18 qui agit sur les surfaces extérieures en biseau 22 qui présentent un angle d'inclinaison par rapport au grand axe et au petit axe de la bague de retenue 16, tend à 20 maintenir la surface intérieure 24 de la bague de retenue eii contact avec la rotule. Cette surface en biseau 22 crée une partie wi d'épaisseur réduite vers les bords de la bague 16. Cette force tend à compenser l'usure soit de la rotule soit de la surface inté-rieure' 24, de manière à assurer un couple uniforme et constant. -m En faisant varier l'importance du tassement ou de la compression de la matière fibreuee 18 et l'angle d'obliquité des surfaces extérieures en biseau 22, on peut modifier la force totale appliquée à la rotule 12 par la bague de retenue 16. Normalement, les chocs et les poussées imprimées par le gou-30 jon à tête sphérique 10 sont dirigés latéralement et transmis par la bague de retenue l^ku corps 14. Cependant, toute poussée axiale est en partie transmise par l'intermédiaire de la matière fibreuse au corps. Il est possible que le fait que la bague de retenue 16 transmette les forces de poussées latérales du goujon à tête sphé-35 rique 10 au corps 14, ceci réduisant également la surface de contact entre la matière fibreuse 18 et la rotule 12 et expliquant l'accrois sement important de la durée de service utile du j oint construit de cette manière. bad original 69 01788 _4_ 2001928 Bien que la matière plastique à densité élevée présente d'une manière inhérente de bonnes caractéristiques de portée, cependant ces dernières sont encore améliorées par une lubrification supplémentaire. Cette lubrification est fournie par la matière 5 formée par du coton imprégné d'un lubrifiant qui présente une élasticité inhérente et des caractéristiques de compressioryét d'expansion. Sur les figures 4 et 5, on a représenté une autre structure 26 de retenue de la rotule. Cette construction assure une 10 surface 2$le l'élément de retenue plus grande en contact avec la rotule 12 que dans l'élément de retenue 22 qu'on voit sur la figure 3» Des ouvertures 30 qui sont espacées radialement et qui sont formées sur l'élément de retenue 26 de la rotule permettent à la matière fibreuse l§&e venir en contact avec la rotule 12 de 15 sorte que cette dernière est lubrifiée d'une manière appropriée tout en transmettant la plus grande partie de la force due à la compression de la matière fibreuse à l'élément de retenue 26, au lieu de porter directement sur la rotule 12. Cet agencement réduit la surface de la matière fibreuse 18 qui porte directement sur la 20 rotule 12 et réduit également la force suivant laquelle la matière fibreuse qui traverse les ouvertures 30 porte sur la rotule 12. Cet agencement tend à réduire encore le taux d'usure de la matière fibreuse en réduisant sa surface de contact avec la rotule et en réduisant la force suivant laquelle elle porte contre la rotule, 25 ce qui se traduit par un accroissement supplémentaire de la durée de service utile du joint . Sur la figure 6, on a représenté une seconde variante de structure d'élément de retenue 26, laquelle comporte également une_ partie d'épaisseur réduite à l'endroit de ses bords. Dans la cons-30 truction préférée de cet élément de retenue, il existe six ouvertures 32 espacées radialement et alternativement axialement. Chaque ouverture 32 présente une forme générale bulbeuse, toutes les parties 34 des fentes de chaque ouverture s'étendant axialement dans le même sens, les fentes 34 rendent l'élément de retenu§ê6 plus 35 souple et par suite plus sensible aux forces qui lui sont appliquées par l'étoffe comprimée 18. l'élément de retenue est installé dans le corps 14, les fentes 34 étanVdirigées vers le chapeau ou extrémité fermée du corps afin de supprimer tout trajet permettant 69 01788 _5_ 2001928 l'entrée de 1s saleté sur la rotule 12 au eas où elle passe en regard du joint extérieur du corps, les fentes facilitent également l'introduction de la rotule 12 dans l'élément de retenue 26. Des essais en laboratoire de la structure de 5 joint décrite par cyclage répété dans des conditions de pleine charge ont montré que le couple ou serrage de la rotule 12 dans le corps 14 est diminué momentanément lorsque le/joint est soumis à des périodes de cyclage continu de longue durée. Cependant, lorsqu'on laisse ce joint au repos ou inactif pendant quelques heures, 10 le couple ou le serrage de la rotule 12 dans le corps 14 revient à sa valeur normale. Ce dernier mode d'essai de cyclage du joint pendant une période d'une certaine durée en laissant ensuite le joint rester au repos pendant une période de courte durée pour lui permettre de récupérer ses caractéristiques de souple initiales 15 représente un cycle ou mode de fonctionnement type de la plupart des timoneries des systèmes de direction d'automobiles ou d'autres véhicules à moteur. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif mais nullement limi-20 tatif, et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre. 69 01788 -e- 2001928 BETOIDICATIOHS 1 - Joint à. rotule construit de telle sorte qu'un espace se trouvant entre un goujon à tête sphérique et une enveloppe est rempli d'une matière de portée, caractérisé en ce qu'il 5 comprend une "bague de retenue relativement rigide en. matière plastique de portée à densité élevée, entourant une région équatoriale relativement grande de la rotule autour d'un axe qui coïncide avec l'axe du goujon, la bague présentant une épaisseur suffisante à sa section médiane de manière à remplir à peu près complètement 10 l'espace entre la rotule et l'enveloppe et comportant des parties d'épaisseur progressivement réduite s'étendant de la section médiane vers les bords et se terminant par une gaine mince, creuse, en forme de segment de sphère à chaque extrémité de la bague et présentant une périphérie intérieure complémentaire de celle de la 15 rotule, ainsi qu'un corps annulaire en une matière facilement dé-formable pouvant se dilater et se comprimer, laquelle est tassée peur la mettre en contact avec la rotule à 1'extrémité de chacune des gaines et pour la coincer en partie entre l'extérieur de la partie réduite de la bague et la périphérie intérieure de l'enve-20 loppe et également autour de l'extrémité libre' de chacune de ces gaines afin d'appliquer des forces axiales et radiales à la bague. 2 - Joint suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les parties de la bague de retenu^ui se trouvent en dessous de la matière dilatable et compressible sont pourvues 25 de perforations espacées circonférentiellement, la matière dilatable et compressible étant imprégnée d'un lubrifiant. 3 - Joint suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la matière dilatable et■compressible s'étend au-delà de la bague de façon à venir en partie en contact annulaire avec 30 la rotule pour servir de joint annulaire à l'extrémité goujon de la rotule, cette matière étant imprégnée d'un lubrifiant qui enduit la surface de la rotule dans la région du joint. 4- Joint suivant la revendication 2, caractérisé en ce que des fentes sont formées sur la bague depuis 35 les perforations jusqu'à une extrémité de celle—ci pour augmenter sa souplesse et la rendre plus sensible aux caractéristiques d'expansion de ladite matière. 69 01788 _T_ 2001928 5 - Joint suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'enveloppe comporte une extrémité fermée à l'opposé de l'ouverture destinée au goujon et les fentes de la bague s'étendent vers cette extrémité fermée. «