Brevet FR2220710A1 — publié le 19741004

L'invention concerne une articulation, en parties culiez à rotule ouà genouillère, destinée ana: véhicules et comprenant un élément métallique rotatif sphérique convoe:e et une cage sphérique concave en une ou plusieu-rs parties, cet élé.nent rotatif et cette cage étant séparés par une matière plastique à caractéristique avantageuse de frottement ; l'invention se rapporte également à un procédé de réalisation d'une articulation de ce type. La demande de brevet all@mand (DAS) mlse à l'inspection publique sous le N i 055 892 décrit des exemples d'articulations de ce type. la réalisation de cette articulation connue comprend l'injection de la couche antifriction de matière plastique entre l'éliment rotatif et la cage qui sont ainsi fixés l'un à l'autre, c'est-à-dire qui ne peuvent pas tourner 3'un par rapport à l'autre, et à les séparer par application d'une force sotérieure. Un dispositif spécial déplace axialement l'élément rotatif sphérique successivement dans les deux sens par rapport à la cage et à la couche antifriction de matière plastique fixée dans cette dernière après son durcissement. Ce déplacement axial provoque une expansion de la cage à une cote nominale prescrite en produisant également le jeu radial nécessaire entre l'élément rotatif et la couche antifriction. Il est clair que ce principe de réalisation ne permet pas d'obtenir des cotes très exactes, car le déplacement axial produit à force risque non seulement de défaire la Liaison de la couche antifriction de matière plastique et de l'élément rotatif, mais aussi cette de cette couche et de la cage. Par ai]ieurs, ce principe de réalisation ne convient apparemment pas aux articulations plus particulièrement à rotule, c'est- à-dire à celles qui comprennent un élément rotatif sphérique et une cage en calotte, car il n'est pas possible dans ce cas de déplacer successivement l'élément rotatif dans les deux sens par rapport à la cage et à la couche antifriction de matière plastique fixée dans cette dernière. Le modèle d'utilité allemand N 1 810 132 décrit une articulation à élément rotatif sphérique et à cage en calotte avec interposition d'un coussinet de matière plastique. la coussinet de cette articulation n'est pas réalisé par coulée ou injection, mais monté dans la cage sous forme e de composant préalablement fabriqués. Après montage de l'élément rotatif sphérique, le coussinet, dont l'extrémité comporte des fentes, est entouré par un anneau rigide d'appui de forme complémentaire. Le jeu de l'articulation doit etre réglé par des cales spéciales disposées entrela cage et anneau d'appui. Cette articulation, dont la réalisation est relativement compliquée, est coûteuse. L'invention a pour objet une articulation dont la réalisatici- est simple et rentable, qui est exacte et dont le mode de construction permet le réglage du couple voulu de fléchissement. Selon une particularité essentielle de l'articulation du type mentionné selon l'invention, la couche antifriction de matière plastique comporte au moins un bourrelet situé dans un plan qui ne passe pas par le plan médian et qui est situé au-dessus du cercle de contact du cône de frottement, d'angle au sommet égal à 2 # , avec la sphère, tg # correspondant au coefficient de frottement j de la matière plastique du coussinet, cette couche antifriction de matière plastique comportant au moins un point faible, une entaille ou un étirement sous et, le cas échéant ou en variante, entre les bourrelets. Selon une particularité essentielle du procédé de réalisation de cette articulation, un élément rotatif sur lequel un agent de démoulage ou un agent antifriction est déposé par projection ou enduction est placé dans la cage dans laquelle i]. est centré par un manchon de forme adaptée à la sienne et l'espace compris entre l'élé ment rotatif et la cage est ensuite rempli par coulée ou injection de matière plastique, en particulier thermoplastique, ledit manchon ayant une forme calculée de manière qu'il assure l'étanchéité d'une part entre l'élément rotatif et lui-même et d'autre part entre lui-meme et la cage. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexes à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels la figure 1 est une coupe axiale schématique d'une articulation selon l'invention à élément rotatif sphérique et à cage cn calotte la figure 2 est une coupe selon la ligne A - A de la figure i la figure 3 est une coupe axiale d'une articulation à genouillère les figures 4 et 5 sont des schémas illustrant la manière dont les articulations selon I 'invention peuvent être réalisées et la figure 6 représente schématiquement à échelle agrandie la position du bourrelet 4 et celle du cercle 15 de contact du cône 14 de frottement avec la sphère 2 de l'élément rotatif. L'articulation représentée sur la figure 1 comprend un élément rotatif: métallique sphérique 2 monté dans une case métallique 1 constituant une calotte en deux parties. X intervalle compris entre l'élément rotatif 2 et la cage i est rempli d'une couche antifriction de matière plastique Cette couche 3 comporte au-dessus du plan médian un bourrelet 4 placé à une distance correspondant au moins à 0,4-.R du plan médian, R étant le rayon de la sphère. La couche 3 de matière plastique comporte sous le bourrelet 4 des peints faibles, entailles ou étirements 5. Ces peints d'affaiblissement tels que représentés en particulier dans l'exemple de la figure 2 sont constitués par des suages de la cage 1 qui pénètrent dans cette couche 3. D'autres bossages ou ineurvations pourraient remplacer ces suages. Le bourrelet 4 ayant une position particulière au-dessus du plan médian de la sphère développe à la fin de la coulée, pendant le retrait de la matière plastique, une force s'exerçant en anneau sur la partie sphérique de l'élément rotatif 2 qui est ainsi repoussé vers le bas et appliqué sous pression centre la couche 3 de matière plastique. La partie sphérique de l'élément rotatif 2 située au-dessus du bourrelet s'écarte légèrement de la couche ds matière plastique. Une précontrainte voulue se développe ainsi dans le coussinet. La section du bourrelet 4 est dimensionnée en fonction du couple voulu de fléchissement de l'articulation et de la contrainte initiale nécessaire à ce couple, un bourrelet de forte section produisant un fort couple, c'est-à-dire rendant l'articulation dure. Les points faibles, entailles ou étirements 5 résultant de la folme de la cage dans sa partie située sous le bourrelet permettent à la matière plastique de céder pendant le retrait. Il suffit, pour que la matière plastique puisse céder pendant le retrait, d'en affaiblir 11 épaisseur sous le bourrelet 4. Les suages de la cage assurent la retenue empêchant la couche 3 de tourner. Si les nécessités techniques de fabrication l'exigent, plusieurs bourrelets superposés pourraient remplacer le bollr- relet 4 de l'exemple représenté. La couche antifriction 3 de matière plastique est coulée ou injectée entre l'élément rotatif 2 et la cage 1. Toute matière plastique convenable, mélange dc matières plastiques ou matière plastique additionnée de métaux ou de composés métalliques est utilisable. La seule condition est que cette matière ait de bennes caractéristiques de glissement. Les matières plastiques telles que les polyacetals contenant du sulfure de molybdène conviennent partie lièrement bien. La figure 3 représente une articulation à genouillèro comprenant un élément rotatif 2 et une cage t. Comme dans le mode de réalisation de la figure 1, l'intervalle compris entre ces pièces est rempli d'une couche antifriction 3 de matière plastique. Le principe de réalisation, c'est-à-dire en particulier la disposition du bourrelet 4 et des points 5 d'affaiblissement, est le même que celui d a figure i. Les bourrelets 4 sent placés s une distance d'au moins 0,4.R du plan passant pa- Je centre de la sp'lere. Un point 5 d'affaiblissement est s tué outre les bourrelets 4. Ce riode de réalisation, contrairement à celui de la figure 1, ne comporte pas qu'un bourrelet, nuais doua: bourrelets 4 symétriques par rapport au plan passant par le centre de la sphère. La réalisation des articulations selon l'inven- tion est simple. L'élément rotatif 2 ou sa partie sphérique est tout d'abord revêtue par projection, enduction ou immersion d'un agent de démoulage ou d'un agent antifriction tel qu'une huile à base de silicone ou une dispersion de polytétrafluoréthylène. L'élément rotatif est ensuite placé dans la cage 1. Lorsque celle-ci est en deux parties ou davantage comme dans le mode de réalisation de la figure i, elle est assemblée de toute manière convenable par des organes de formes complémentaires. Comme le montrent les figures 4 et 5, un manchon 6 adapté à la forme sphérique de l'élément rotatif 2 en centre la partie sphérique dans la cage i de manière que cet élément 2 occupe la position voulue dans cette dernière. Le manchon 6,dont les surfaces entrant en contact avec l'élément rotatif et avec la cage ont des formes correspondantes, assume également les fonctions de garniture d'étanchéité. Ces parties du manchon 6 portent les références 10 et il sur les figures 4 et 5. Par ailleurs, un demi-moule 7 de forme correspondante positionne la cage 1 qui est serrée par un manchon 8 de coulée ou d'injection fixé dans l'autre demi-moule 9. L'étanchéité entre l'élément rotatif 2 et le manchon 6 est assurée essentiellement par la pression d'in- jection (pression différentielle qui exerce la force nécessaire de compression de la partie sphérique de cet élément contre ce manchon. L'étanchéité entre le manchon 6 et la cage 1 dolt par contrc être assurée par des cotes correspondantes d'ajustement entre l'ouverture de cette cage et le diamètre extérieur de ce manchon. Ta figure 5 montre que les demi-moules nécessaires au positionnement de la caOe peuvent aussi être on plusieurs parties que Ces ressorts appiquent contre cette carne. Les articulations selon l'invention, qui conviennent particulièrement aux véhicules automobiles, ont l'avantage d'être d'une fabrication très simple et de ne nécessiter aucun usinage après leur monta go. Ces permettent de plus de manière simple de produire la force voulue de précontrainte et donc Le moment voulu de fléchis- serment par dimensionnement correspondant du bourrelet. n va de soi que les articulations décrites et représentées peuvent subir diverses modifications sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS i. Articulation, en particulier à rotule ou à genouillère, destinée aux véhicules automobiles et comprenant un élément rotatif métallique convexe sphérique et une cage sphérique concave en une cu plusieurs pièces, une couche de matière plastique à bonnes caractéristiques de frottement séparant cet élément de cette cage, ladite articulation étant caractérisée on ce que ladite couche antifriction de matière plastique comporte au moins un bourrelet situé dans un plan qui ne passe pas par le centre de la sphère et qui se trouve au-dessus du cercle de contact du caile de frottement, d'angle au sommet égal à 2 f , avec la sphère, tgp correspondant au coefficient de frottement du matériau utilisé pour la réalisation de ce coussinet de matière plastique, cette couche antifriction de matière plastique comportant au moins un point faible, une entailLe ou un étirement sous et, le cas échéant ou en variante entre lesdits bourrelets. 2. Articulation selon la revendication i, caractérisée en ce que le point faible, l'entaille ou l'étirement de la couche antifriction est constitué d'un suage ou analogue réalisé dans la cage et pénétrant dans cette couche. 3. Articulation selon l'une des revendications i et 2, caractérisée once que le bourrelet a une section plus ou moins forte calculée en fonction du couple voulu de fléchissement de l'articulation. 4. Procédé de réalisation de l'articulation selon l'une quelconque des revendications i à 3, caractérisé en ce que l'élément rotatif, sur lequel un agent de démoulage ou antifriction est déposé par projection ou enduction, est placé dans la cage dans laque]]e il est centré par un manchon de forme adaptée à la sienne, l'intervalle situé entre cet élément rotatif et la cage étant ensuite rempli par coulée ou injection de matière plastique, en particulier thermoplastique, la forme conférée au manchon étant calculée de manière qu'il assure l'étanchéité d'une part entre l'élément rotatif et lui menA 10 et d'autre part entre lui-même et la cage.