Brevet FR2001786A1 — publié le 19691003

i 2001786 La présente invention se rapporte à des perfectionnements apportés aux cache-poussière pour les articulations à rotule du type habituellement utilisé dans les tringleries de direction et de suspension avant des véhicules. L'invention concerne une version 5 améliorée d'un cache-poussière nais non pas de l'articulation qui est déjà connue depuis longtemps dans la technique. Les cache-poussière pour articulations à rotule qui sont décrites dans la technique antérieure par le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 2.921.809 et par les autres références citées dans 10 le présent mémoire sont des garnitures d'étanchéité qui nécessitent des moyens extérieurs de sollicitation agissant sur une ou plusieurs de leurs surfaces de joint pour les appliquer élastique-ment sur des surfaces conjuguées de l'articulation. Dans le dispositif suivant d'invention, les surfaces de joint du cache-pous-15 sière sont appliquées élastiquement sur les surfaces conjuguées de l'articulation par l'élasticité de la matière dont le cache-poussi'ère est formé et par des nervures espacées circonférentiel-lement et qui font corps avec lui. Le dispositif suivant l'invention comprend des moyens d'aéra-20 tion ou de ventilation du cache-poussière, de sorte qu'il ne se développe pas de différence de pression d'air entre la surface interne et la surface externe de ce cache-poussière. S'il se développait une différence de pression, cette différence risquerait de provoquer l'effondrement du cache-poussière ou au contraire de 25 le soulever des surfaces de joint correspondantes formées sur l'articulation. Chacune de ces conditions risquerait de détériorer l'efficacité de ce cache-poussière. Les mouvements du cache-poussière qui sont dus aux variations de la pression atmosphérique engendrent également un effet de pompage qui tend à faire pé-30 nëtrer les poussières et autres pollutions dans la cavité du joint à rotule. En outre, le dispositif suivant l'invention comprend des moyens perfectionnés pour enfermer l'articulation sous joint étan-che et pour l'isoler des pollutions, qui sont beaucoup plus sim-35 pies et moins coûteux, à fabriquer et à monter sur l'articulation à rotule que les dispositifs de la technique antérieure. La présente invention se rapporte à des perfectionnements apportés aux cache-poussière pour articulations à rotule du type habituellement utilisé dans les dispositifs de direction des 40 véhicules. 69 02870 2 2001786 L'invention a en conséquence pour but de fournir un cache-poussière : - qui s'applique élastiquejnent sur les surfaces de joint de l'articulation à rotule, en éliminant ainsi l'utilisation des 5 moyens extérieurs de serrage pour fixer le cache-poussière à l'articulation ; - qui puisse être fabriqué et monté sur une articulation à rotule d'une façon simple et facile ; - dans lequel l'efficacité du joint d'étanchéité ne soit pas 10 détériorée par une différence entre les pressions d'air qui s'exercent respectivement sur sa surface interne et sur sa surface externe ; - qui permette à la tige porte-rotule de se déplacer par rapport au corps principal de l'articulation sans altérer l'effica- 15 cité du cache-poussière. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressor-tiront de la description qui va suivre, faite 'en regard du dessin annexé et donnant à titre explicatif et nullement limitatif plusieurs -formes de réalisation conformes à l'invention. 20 Sur ce dessin, la figure 1 est une vue en élévation de côté, en partie en coupe, montrant le cache-poussière suivant l'invention monté sur une articulation à rotule ; la figure 2 est une vue en plan du cache-poussière -, 25 la figure 3 est une vue en coupe prise suivant la ligne 3~3 de la figure 2 ; la figure 4 est une vue en coupe verticale d'une deuxième forme de construction du cache-poussière. Sur la figure 1, une articulation à rotule 10 de construction 30 classique comprend une tige porte-rotule 12 présentant une surface conique 14 et un corps 16 fixé à la tige 12 par un organe de retenue approprié désigné dans son ensemble par la référence 18. Le cache-poussière 20 est représenté monté sur l'articulation 10 et il est formé de caoutchouc, de préférence d'un caoutchouc 35 résistant à l'huile, de polyuréthane,- de Texine 480 A, ou d'une matière analogue flexible et résistante aux graisses et aux intempéries, qui présente de plus un faible coefficient de frottement, un faible retrait, une haute résistance, à l'abrasion et une bonne résistance à la flexion. i>9 02870 3 2001786 Le cache-poussière 20, qui est peutjêtre mieux représente sur les figures 2 et 3 possède la configuration générale d'une coupelle inversée ou d'un hémisphère qui présente une ouverture située sensiblement dans son plan équatorial et munie d'une surface 5 de joint 22, et une ouverture 24 plus étroite pour le passage de la tige de l'articulation, qui est située dans une position polaire par rapport à l'ensemble du cache-poussière. Le cache-poussière 20 comprend des nervures 26 qui font corps avec la coupelle et qui sont espacées sur la périphérie suivant des méridiens, si 10 on les considère par rapport à l'orifice polaire, sur la surface externe de la coupelle, de façon à solliciter élastiquement la surface de joint interne 22 radialement vers l'intérieur. Cette caractéristique de construction élimine la nécessité de brider extérieurement cette surface 22 ou de la solliciter d'une autre 15 façon dans le sens qui tend à l'appliquer sur la surface correspondante ou conjuguée 28 du corps 16 de l'articulation. L'ouverture cylindrique 24 formée dans le col 30 au sommet du cache-poussière 20 a un diamètre légèrement inférieur au diamètre minimum de la surface conique 14 de la tige porte-rotule 12 de 20 sorte que, lorsque le cache-poussière 20 est convenablement mis en place.sur la surface conique 14, la surface 32 du cache-poussière est sollicitée radialement vers l'intérieur en raison de l'élasticité de la matière dont le cache-poussière est formé. Toutefois, cet ajustement entre la surface conique 14 et la sur-25 face 32 du cacher-poussière n'est pas suffisamment serré ou étroit pour que le cache-poussière 20 se torde sur lui-même lorsque la tige 12 tourne. Une collerette extérieure 34, formée à la partie supérieure du col 30 a pour fonction de renforcer ce col et de l'empêcher de bailler. Un rebord annulaire épaissi 56, qui est 30 prévu par ailleurs au niveau de l'ouverture 22 se rétrécit en cône pour former une arête vive 38 pour s'appliquer sur la paroi annulaire du boîtier 16 du joint à rotule et fermer hermétiquement le joint sur cette paroi. Des nervures ou saillies axiales 40 de faible longueur qui 35 sont formées sur la surface interne 32 et se prolongent vers le bas sur une partie de la longueur de l'ouverture 24 du col, ménagent de petites zones en dépouille ou d'aération 42 entre la surface 32 du cache-poussière 20 et la surface conique conjuguée 14 de la tige porte-rotule 12 de sorte que les pressions d'air qui 69 02870 4 2001786 s'exercent sur la surface interne et sur la surface externe du cache-poussière 20 s'équilibre lorsque le cache-poussiëre se déforme sous l'effet des mouvements de l'articulation. Cette différence de pression est créée en partie par les va-5 riations de la pression atmosphérique, par les flexions du cache-poussière qui sont dues aux mouvements rapides de l'articulation dans les conditions de -fonctionnement et également par les variations de température de l'air emprisonné à l'intérieur du cache-poussière et qui sont provoquées par la chaleur dégagée par le 10 frottement entre les pièces de l'articulation à rotule qui sont en mouvement relatif. Les zones en dépouille 42 s'opposent au développement de différences de pression entre la surface interne et la surface externe du cache-poussière 20, différences qui pourraient, soit provoquer l'aplatissement du cache-poussière 20, 15 soit soulever les surfaces de joint 22, 32 de leurs surfaces conjuguées 28, 14, en portant préjudice à l'efficacité du cache-poussière. Les variations rapides de la pression risqueraient également de créer un effet de pompage et attireraient les poussières en les faisant passer sous les bords des joints 22,24. Les 20 zones en dépouille 42 réduisent également la force totale de frottement qui s'exerce entre la surface conique 14 et la surface de joint 32 lorsque la tige 12 porte-rotule tourne par rapport au cache-poussière 20. Ceci diminue la tendance du cache-poussière à se tordre lorsque la tige 12 tourne sur elle-même. 25 La matière dont le cache-poussiëre 20 est formée doit être suffisamment flexible pour permettre à la tige 12 de pivoter par rapport au corps 16 de l'articulation sans détériorer l'efficacité de l'étanchéité entre les surfaces 14, 32 et 28, 22. Comme on peut mieux le voir sur la figure 3j la paroi 14 du cache-poussiè-30 re 20 est amincie dans la zone 46 adjacente au rebord 36 de sorte que, lorsque la tige porte-rotule 12 pivote par rapport au corps 16 de l'articulation, le cache-poussière 20 fléchit dans la zone 46. Ceci permet aux surfaces de joint 22, 32 du cache-poussière 20 de rester en contact avec les surfaces 28, 14 qui leur sont 35 conjuguées lorsque la tige porte-rotule se déplace par rapport au corps 16. Sur la figure 4, on a représenté une autre forme de construction du cache-poussière dans laquelle le col 30 présente line collerette intérieure 48 et où les nervures 26 ne s'étendent que sur 69 02870 5 2001786 légèrement plus-de-la moitié de la distance qui sépare le col 30 du rebord 36, le cache-poussière comportant une double lèvre d'é-tanchéité formant deux surfaces "de jdint. ..50,52. Dans cette construction, la collerette 43 empêche le col 30 de bailler et elle 5 est placée à l'intérieur du col pour simplifier le modèle du moule utilisé pour former le cache-poussière. Cette construction montre l'utilisation de nervures 26 qui ne s'étendent pas sur toute la distance qui sépare le col du rebord 36. On peut faire varier la longueur et la largeur des nervures pour modifier et déterminer 10 la valeur de la force d'étanchéité qui s'exerce sur les surfaces de joint 50, 52 du cache-poussière de la figure 4 et sur la surface de joint 22 du cache-poussière de la figure 3- Sur la figure 4, l'écart radial entre les surfaces de joint 50,52 est fortement exagéré et il est normalement de l'ordre de 0,25 à 0,75 mm, sui-15 vant l'application particulière considérée. La double lèvre d'étanchéité est actuellement utilisée dans le cas où les surfaces du corps de l'articulation qui sont conjuguées au cache-poussière sont relativement rugueuses ou présentent des formes rentrantes ou des changements brusques de profil. Ainsi qu'on l'a représenté 20 sur la figure 4, il est nécessaire dans certains cas, d'utiliser des bossages sur la surface interne du col pour assurer une aération appropriée en vue d'éliminer l'accumulation d'une pression différentielle qui nuirait aux propriétés d'étanchéité du cache-poussière. Lorsqu'on utilise une telle construction, il est im-25 portant de choisir pour la formation du cache-poussière une matière qui présente un faible coefficient de frottement de façon que le cache-poussière ne se torde ni ne se déforme pas lorsque la tige porte-rotule 12 tourne par rapport au cache-poussière. Dans les conditions de fonctionnement, le cache-poussière est 30 monté sur l'articulation à rotule de telle façon que ses surfaces de joint soient appliquées élastiquement sur des surfaces de la tige porte-rotule et du corps de l'articulation qui lui sont conjuguées par l'élasticité de la matière qui forme le cache-poussière et par les nervures espacées sur la périphérie de sa 35 surface externe, en enfermant ainsi efficacement l'articulation à rotule à joint étanc'ne et en la protégeant des pollutions par l'humidité, les projections d'eau, la boue et autres corps étrangers. Il convient de remarquer que le col 30 de la figure 1 est placé sur la partie de la tige 12 qui est de diamètre décroissant 69 02870 6 2001786 vers le bas de façon à créer une pression descendante sur les parois du cache-poussière. La partie inférieure de l'alésage inférieur du col s'appuie sur la tige, pour empêcher les pollutions de pénétrer' tandis que la partie supérieure sert -à supprimer les 5 différences de pression anormales qui sont engendrées lorsque le cache-poussière travaille sans laisser pénétrer de poussières ni de corps étrangers. Il va de soi que l'invention n'est décrite ci-dessus qu'à titre explicatif et nullement limitatif et que l'on pourra lui 10 apporter toutes variantes sans pour cela sortir de son domaine. 69 02870 7 2001786 REVEHDICATIONS 1. Dispositif destiné à enfermer à joint étanche une articulation à rotule à l'extrémité de la tige porte-rotule, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend un élément d'étanchéité hêmisphé- 5 rique, sensiblement creux, formé d'une matière flexible et élastique qui présente line grande ouverture dans une position pratiquement équatoriale de l'élément hémisphérique pour s'appuyer sur une extrémité du corps de l'articulation, et une ouverture plus petite pour le passage de la tige porte-rotule en une position 10 polaire par rapport à l'ouverture équatoriale, et plusieurs nervures de renforcement massives et espacées, qui servent à transmettre la pression et qui font saillie radialement sur la surface périphérique extérieure, font corps avec la matière flexible et élastique et s'étendent longitudinalement entre lesdites ouver-15 tures, de telle sorte que la pression qui s'exerce de haut en bas sur l'élément d'étanchéité au niveau de la petite ouverture est transmise au bord de la grande ouverture pour maintenir ce bord appliqué à joint étanche sur le corps de l'articulation à rotule. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce 20 qu'il comprend un col qui s'étend à l'extérieur de la petite ouverture et qui présente une collerette annulaire extérieure à son extrémité extérieure, ainsi qu'une série de bossages axiaux de faible longueur espacés circonférentiellement et qui font saillie vers l'intérieur sur une partie de la surface interne du col. 25 3- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un col qui fait saillie vers l'extérieur sur la petite ouverture, et qui présente une série de bossages axiaux de faible longueur espacés circonférentiellement et faisant saillie vers l'intérieur sur une partie de sa surface interne. 30 4. Dispositif destiné à enfermer à joint étanche une articu lation à rotule à l'extrémité de la tige porte-rotule, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend un élément d'étanchéité hémisphérique sensiblement creux, formé d'une matière flexible et élastique, ayant une grande ouverture placée sensiblement dans une po-35 sition équatoriale, un rebord annulaire d'une seule pièce avec l'élément qui entoure la grande ouverture, et présente une forme conique pour se terminer par une arête vive par laquelle il est destiné à entrer en contact avec le corps de l'articulation à rotule, et une ouverture plus petite, pour le passage de la tige 02870 8 2001786 porte-rotule, pratiquée à travers un col qui s'étend vers l'extérieur dans une position polaire par rapport à l'ouverture équatoriale, le col présentant une collerette annulaire extérieure à son extrémité extérieure, et une série de bossages axiaux de fai-5 ble longueur, espacés circonférentiellement et qui font saillie vers l'intérieur sur une partie de sa surface interne, ainsi que des nervures de renforcement et de transmission de la pression qui font corps avec l'élément d'étanchéité et qui sont disposés longitudinalement entre la collerette annulaire extérieure et le 10 rebord annulaire et coopèrent avec cette collerette et ce rebord annulaire, de sorte que la pression exercée de haut en bas sur l'élément d'étanchéité au niveau de sa petite ouverture est transmise aux bords coniques de la grande ouverture pour maintenir ces derniers appliqués à joint étanche sur le corps de l'articulation 15 à rotule. 5. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi de l'élément d'étanchéité hémisphérique sensiblement creux est amincie dans une zone adjacente à la grande ouverture équatoriale. 20 6. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la paroi de l'élément d'étanchéité hémisphérique sensiblement creux est amincie dans une zone adjacente à la grande ouverture en position équatoriale. 7. Articulation à rotule protégée par joint étanche, carac-25 térisée en ce qu'elle comprend une tige à tête formant rotule et une surface de joint conique qui converge vers l'extrémité hémisphérique de la tige, un corps présentant une cavité de retenue et une surface de joint, et un organe de retenue qui emprisonne la tête sphérique dans la cavité de retenue, cette articulation 30 étant caractérisée en ce qu'elle comprend un élément d'étanchéité hémisphérique sensiblement creux formé d'une matière flexible et élastique, présentant une grande ouverture sensiblement en position équatoriale et qui s'appuie sur la surface de joint du corps de l'articulation, une petite ouverture prévue pour le passage 35 de la tige, située dans une position polaire par rapport à l'ouverture équatoriale et qui s'appuie sur la surface de joint conique de la tige, et une série de nervures massives et espacées, de renforcement et de transmission de la pression, qui s'étendent longitudinalement.entre les deux ouvertures, font saillie 60 02«70 9 2001786 radialement sur la surface périphérique externe de l'élément d'étanchéité et font corps avec la matière flexible et élastique entre ces deux ouvertures, ces nervures transmettant la force qui s'exerce sur l'élément d'étanchéité lorsqu'il est mis en bonne po-5 sition sur la surface conique de la tige porte-rotule, au bord de la grande ouverture, pour maintenir ce bord appliqué à joint é-tanche sur le corps de l'articulation. 8. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les nervures s'étendent sur plus de la moitié de la distance 10 qui sépare l'ouverture de passage de la tige de l'ouverture équatoriale. 9. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les nervures s'étendent sensiblement de l'ouverture de passage de la tige à l'ouverture équatoriale. 15 10. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le bord de la grande ouverture présente deux surfaces internes qui sont décalées axialement et légèrement décalées radialement l'une par rapport à l'autre, de sorte que les surfaces forment une double lèvre d'étanchéité.