Brevet FR2238860A1 — publié le 19750221

La présente invention -a pour objet un joint à rotule des tiné à la direction et à la suspension des véhicules, du type comprenant un axe formé d'une rotule reliée à un manchon, ladite rotule étant appliquée contre une surface en partie sphérique délimitée par un coussinet monobloc en matériau élastique, ce coussinet étant maintenu dans une cavité d'une monture en forme de coupe et son matériau souple étant comprimé de manière telle que la réaction apposée à cette pression agisse sur la rotule en écartant ledit axe de la base de ladite cavité, le manchon de cet axe passant par une ouverture délimitée par la monture. On connaît divers types de joints à rotule et divers procédés de fabrication de tels joints. L'invention vise un joint à rotule du type défini ci-dessus et destine à être utilisé aux extrémqtés- de la crémaillère de la commande par pignon et crémaillère d'un véhicule, mais cette appli caticn 'est pas limitative et ce joint peut être employé dans la suspension de véhicules et, dune façon générale, partout où il est nécessaire. Ltinvention vise également un procédé de fabrication de ce joint à rotule. De façon plus précise, l'invention a pour objet un joint à rotule du type défini plus haut, caractérisé par le fait qu'une ortie de la paroi de la monture en forme de coupe épouse la forme de la surface de la rotule délimitée par la portion partiellement sphérique de cette rotule voisine du manchon, et par le fait qu'une partie de ce coussinet monobloc se trouve entre la rotule et la surface intérieure de ladite partie de la paroi de la monture. De préférence, ce coussinet monobloc est en matière plastique, par exemple en "nylons, en résine acétyle, polythène, polypropylène ou polyuréthane. Le coussinet est, de préférence, de forme tubulaire. I1 peut comporter un conduit dans la face interne de sa paroi tubulaire, ce conduit pouvant aller, dans le sens lon gitudinal, dtune extrémité à l'autre du tube. Ce coussinet comporte avantageusement quatre tels conduits, répartis autour de son axe avec des écarts angulaires égaux. La surface extérieure de cette roi de la monture peut comporter une rainure sans fin qui en fait le tour, et un élément cylindrique creux et souple, qui va du manchon jusqu'à cette rainure sans fin, empêche les substances étrangères de pénétrer dans le joint. L'ouverture par laquelle passe le manchon peut être de forme ovale. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication de joint à rotule destiné à ia direction et à la suspension des véhicules, ce procédé consistant à prendre une pièce en forme de coupe dont la cavité est cylindrique au moins dans sa partie dont l'extrémité ouverte délimite l'embouchure, à introduire un coussinet monobloc dans cette cavité, à introduire la rotule de l'axe à ro tuila dans cette embouchure et à placer cette rotule dans ce coussinet monobloc, et à exercer une pression, parallèlement à l'axe de 1 portion cylindrique de la cavité, sur la partie de ladite pièce r forme de coupe qui délimite le pourtour de l'embouchure de la cavité, une fois que l1on a introduit la rotule, de manière à défor-- mer cette pièce en forme de coupe autour de la rotule pour retenir celle-ci dans la cavité de cette pièce en forme de coupe qui sert de monture au joint à rotule obtenu, la déformation subie par cette pièce en forme de coupe provoquant une déformation analogue d'une portion de ce coussinet monobloc, de telle sorte que cette portion ae trouve entre la rotule et la surface intérieure de ledit? pièce en forme de coupe. De préférence, on déforme cette pièce en forme de coupe à l'aide d'une matrice hémisphérique. L'une et/ou l'autre des surfaces du coussinet peuvent être profilées ou coniques. L'une et/ou l'autre des parois de la monture peuvent être profilées. Suivant une variante, le pourtour de l'embouchure de la cavité de la pièce en forme de coupe a, avant déformation, une forme telle qu'auprès déformation il donne une ouverture ovale, destinée au passage du manchon de l'axe à rotule. De façon avantageuse, le pourtour de l'embouchure de la cavité de la pièce en forme de coupe a, avant déformation, une forme telle qutil comporte deux évidements longitudinaux occupant un arc de cercle dont chacun est intercalé entre deux portions longitudinales en saillie occupant un arc de cercle, ces évidements et ces saillies coopérant pour donner une ouverture de forme ovale au cours de l'opération de déformation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant, à titre explicatif mais nullement limi tatif deux formes de réalisation. Sur ces dessins, - la figure 1 est une vue en coupe transversale d'une mon ture avant son assemblage avec une rotule de tige å rotule selon le procédé de l'invention, - la figure 2 est une coupe transversale d'un coussinet avant son introduction dans la cavité de la monture de la figure 1, selon le même procédé - la figure. 3 est une coupe partielle d'un axe à rotule monté dans la monture de la figure 1 - la figure 4 est une vue de côté, en élévation, du joint à rotule de la figure 3 - la figure5 est une coupe transversale d'une autre forme de joint selon l'invention, comportant un élément soupe et creux servant à empêcher la pénétration des substances étrangères dans le joint, - la figure 6 est une vue en bout et en élévation correspon dant à la figure 5 ;; - la figure T est une vue en plan du joint de la figure 5 - la figure 8 est une coupe transversale, à plus grande -échelle, de la monture servant à former le joint de la figure 6, suivant une variante du procédé selon l'invention. - la figure 9 est une autre coupe de la monture de la figu re 8 - la figure 10 est une vue en plan de la monture de la fi gure 8 ; - la figure fl est une coupe d'un coussinet tel qutil se présente avant la déformation et destiné à former le joint à rotule des figures 5 et 6 selon la variante du procédé selon l'invention; cette figure il est à plus grande échelle que les figures 5 et 6 ; et - la figure 12 est une vue en plan du coussinet représenté sur la figure 11. Le joint à rotule 10, tel que représenté sur les figures 1 à 4, compr-end un axe à rotule 11 relié à une monture 12, ou douille, en forme de coupa. Cet axe tl est constitué par un manchon cylindrique longitudinal 13 percé, à une extrémité, d'un trou axial taraudé 14. Une extrémité d'une barre de liaison 15, faisant partie de la direction d'un véhicule, est vissée dans ce trou 14. L'autre extrémité du manchon 13 porta une rotule 16 partiellement sphérique, appliquée contre une surface partiellement sphérique délimitée par un coussinet tubulaire 17 logé dans la cavité 18 de ia monture 12 À en forme de coupe. Avant la déformation du joint 10, la paroi 19 de la monture 12 présente une paroi intérieure 20 (fig. 1) en forme de cylindre doit, qui va du rebord 21 de la monture 12 jusqu'à un évidement 22 qui constitue la base de la monture 12. Le rebord 21 délimite une ouverture dans cette monture. Celleci comporte une tige filetée 23 qui relie une extrémité de la monture à une autre pièce de la direction du véhicule. Cette tige 23 est dirigée dans le sens axial et vers l'extérieur par rapport à la monture 12. L'autre extrémité de la monture comporte une paroi 24, dont la surface extérieure en forme de cylindre droit va du rebord 21 jusqu'à un épaulement 25, qui relie la paroi 24 à une autre partie 26, dont le diamètre extérieur est supérieur à celui de la partie 24. La surface extérie-ure de la portion de paroi 26 présente deux méplats opposés 27 (fig. 3) destinés à etre saisis par une clé quand on monte le joint 10 dans le système de direction d'un véhicule. Avant déformation du joint 10, le coussinet tubulaire 17 (fig..2) présente une surface extérieure 2e en forme de cylindre droit et une partie tronconique 29 (chanfrein) à l'une de ses extrémités. Ce coussinet 17 présente une paroi intérieure 30 qui comporte une partie principale cylindrique et dont le diamètre diminue en direction de l'extrémité tronconique 29, de façon à constituer un siège 31 de rotule partiellement sphérique. On remarquera, sur la figure 2, que la paroi du coussinet 17 va en s'épaississant en direction de l'extrémité tronconique 29. Ce coussinet 17 est en une matière plastique élastique, par exemple en "nylon", en résine acétyle, en polythène, en polypropylène, en polyuréthane, ou en toute autre matière plastique appropriée. a procédé de-montage selon l'invention est appliqué comme suivi : cn introduit le coussinet 17 dans la cavité 18 de la monture 12 de manière que son extrémité tronconique 29 (chanfrein) soit appliquée contre la paroi extrême 22 (évidement). On introduit ensuite la rotule 16 par ltouverture de la monture 12 et on l'applique contre le siège 21 partiellement sphérique de la rotule, du coussinet 17. On place la monture 12 munie de l'axe Il dans une matrice (non représentée)ayant la forme dtune portion de sphère, et l'on exerce un effort longitudinal, de façon à déformer la portion de paroi 24 logée dans cette matrice. Il s'ensuit que la portion 24 de paroi et la partie du coussinet qui en est voisine se déforment, de manière à épouser la forme du pourtour de la surface partiellement sphérique de la rotule '6 voisine du manchon 13. La compression subie par le joint 10 est fonction de l'effort axial relatif appliqué au cours de la déformation de la partie de paroi 24 et du coussinet 17.On obtient une compression satisfaisante si, en exerçant un effort de 45 kg dans le sens de la flèche U (fig. 4) suivant l'axe géométrique de la pièce 11, la rotule 16 ne se dégage pas de la paroi déformée 24 de la monture t2. Avant de monter l'axe à rotule t-1 dans la monture 12, on raz armant applique une bonne couche de graisse/ de préférence du disulfure de molybdène, sur la rotule 16. Pour que cette graisse ne s'échappe pas du joint 10 et qu'il ne pénètre pas de substances étrangères dans elui-ci, an peut recouvrir l'ouverture de la monture 12 avec une pièce appropriée (non représentée). Si le mcae ae mise en oeuvre du procédé de montage du joint l'exige, l'unie ou l'autre des parois de la monture peuvent être de forme tronconique ou profilée. Si la surface intérieure de la paroi de la monture est profilée ou tronconique, il faut donner un profil correspondant à la surface extérieure de la paroi du coussinet. Si nécessaire, la surface intérieure de la paroi du coussinet peut, elle-aussi, être tronconique ou profilée. Dans le cas de la forme de réalisation représentée sur les figures 5 à 7, l'axe à rotule 32 du joint à rotule 33 est constitué par un manchon 34 qui 'ta en s'amincissant de la rotule 35 à une extrémité filetée 36. Ce manchon 34 est maintenu par un écrou de blocage 37 dans un trou conique 38 d'un collier 39 situé à une extrémité d'un bras de direction (non représenté). La monture 40 en forme de coupe a sa base reliée par une ortie coudée à un manchon cylindrique taraudé disposé sur le côté de cette monture. L'extrémité libre du manchon 41 présente deux méplats 42 qui permettent de la saisir avec une clé. Ce manchon 41 est vissé sur une autre pièce de la direction, par exemple une barre de liaison, (non représentée). Le montage est tel que ce manchon 41 est perpendiculaire à la paroi 43 de la'monture et est coaxial à la rotule 35. La surface extérieure de la paroi 43 de la monture 40 pré sente une rainure sans fin 44 qui l'entoure et qui reçoit une ex trémité d'une pièce cylindrique, creuse et souple 45 (appelée "corps") servant à empêcher des substances étrangères, par exemple des grains de sable, de pénétrer dans le joint 33. L'eutre extrémité de cette pièce 45 entoure le manchon 34 entre le collier 39 et la rotule 35. Cette pièce 45 se compose de deux parties tronconiques qui vont en s'amincissant, respectivement vers une extrémité et vers l'autre extrémité de cette pièce. La seconde partie troncon-ique a un diamètre maximum inférieur au diamètre maximum de la première. Les figures 8 à tO représentent la monture avant déformation. Le rebord 46 est délimité par les deux évidements longitudinaux 47 en forme d'arcs de cercle compris chacun entre deux saillies lon gitudinafas 48 en forme d'arcs de cercle (fiv.10). On effectue le montage du joint 33 comme expliqué à propos des figures 1 à 4 ; la matrice hémisphérique déforme la partie 49 de paroi qui constitue les évidements 47 et les saillies 48. Sous l'effet de cette déformation, les partis de la mon ture 40 qui composent ces évidements-et ces saillies coopèrent pour former dans la monture une ouverture de forme ovale. Grâce à une telle ouverture ovale, le pivotement de l'axe à rotule 32 dans la monture 40 est plus grand dans le plan contenant l'axe géométrique de la pièce 32 et l'axe géométrique du manchon 41 que dans le plan qui contient l'axe géométrique de la pièce 32 et qui est perpendiculaire au premier plan. Sur les figures t1 et 12, le coussinet 50 de forme tubulaire comporte quatre conduits 51 allant de l'extrémité libre du siège 52 de la rotule jusqu'à l'extrémité liore de la surface int6- rieure 53. Ces conduits 51 sont répartis autour de l'axe longitudinal du coussinet 50 en ayant des écarts angulaires égaux. Ces conduits 51 permettent la répartition de graisse dans le joint 33 et ils empêchent le verrouillage hydraulique quand on introduit la rotule 35 dans la monture 40. REVENDICATIONS 1 1. Joint à rotule destiné à la direction et à la suspension des véhicules, du type comprenant un axe formé d'une rotule reliée à un manchon, ladite rotule étant appliquée contre une surface en partie sphérique délimitée par un coussinet monobloc en matériau élastique, ce coussinet étant maintenu dans une cavité d'une monture en forme de coupe et son matériau souple étant comprimé de manière telle que la réaction opposée à cette pression agisse sur la rotule en écartant ledit axe de la base de ladite cavité, le manchon de cet axe passant par une ouverture délimitée par la monture, ce joint à rotule étant caractérisé par le fait qu'une partie de la paroi de la monture en forme de coupe épouse la forme de la surface de la rotule délimitée par la portion partiellement sphérique de cette rotule vpi- sine du manchon, et par le fait qu'une partie de ce coussinet monobloc se trouve entre la rotule et la surface intérieure de ladite partie de la paroi de la monture. 2. Joint à rotule selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ce coussinet monobloc est en matière plastique. 3. Joint à rotule selon l'une des revx5cstms1 et 2, caractérisé par le fait que ladite ouverture est de forme ovale. 4. Procédé de fabrication d'un point rotule selon l'une des revendications 1 à 3, destiné à la direction et à la suspension de véhicules, ce procédé consistant à prendre une pièce en forme de coupe dont la cavité est cylindrique au moins dans sa partie dont l'extrémité ouverte délimite l'embouchure,àà introduire un coussinet monobloc dans cette cavité, à introduire la rotule de l'axe à rotule dans cette embouchure et à placer cette rotule dans ce coussinet monobloc, et à exercer une pression, parallèlement à l'axe de la portion cylindrique de la cavité, sur la partie de ladite pièce en forme de coupe qui délimite le pourtour de l'embouchure de la cavité, une-fois que I'ona introduit la rotule, de manière à déformer cette pièce en forme de coupe autour de la rotule pour retenir celle-ci dans la cavité de cette pièce en forme de coupe qui sert de monture au joint à rotule obtenu, la déformation subie par cette pièce en forme de coupe provoquant une déformation analogue d'une portion de ce coussinet monobloc de telle sorte que cette portion se trouve entre la rotule et la surface intérieure dé ladite pièce en forme de coupe. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ladite pièce en forme de coupe est déformée à l'aide d'une matrice hémisphérique. 6. Procédé selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que ledit coussinet monobloc est de forme cylindrique. 7. Procédé selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait que l'une ou l'autre des deux surfaces du coussinet, ou les deux, sont profilées ou de forme tronconique. 8. Procédé selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé par le fait que l'une ou l'autre des parois de la monture, ou les deux, sont profilées. 9. Procédé selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé par le fait que le pourtour de l'embouchure de la cavité de la pièce en forme de coupe a, avant déformation, une forme telle qu'après déformation il donne une ouverture ovale, destinée au passage du manchon de l'axe à rotule. 1D. Procédé selon l'une des revendications 4 à 8, carac égrisé par le fait que le pourtour de l'embouchure de la cavité de la pièce en forme de coupe a, avant déformation, une forme telle qu'il comporte deux évidements longitudinaux occupant un arc de cercle dont chacun est intercalé entre deux portions longitudinales en saillie occupant un arc de cercle, ces évidements et ces saillies coopérant pour donner une ouverture de forme ovale au cours de l'opération de déformation.