Brevet FR2238859A1 — publié le 19750221

a présente invention a pour objet une articulation sphérique ou joint a rotule, destinée aux systèmes de direction et de suspension de véhicules, cette articulation étant du type comprenant une rotule formée d'une bille raccordée à une tige, cette bille étant retenue par la surface en forme de portion de sphère d'un coussinet en matériau élastique, ce coussinet étant lui-même retenu dans la cavité dlune monture en forme de coupelle en y étant comprimé de telle sorte que la réaction à la compression que subit son matériau élastique s'exerce sur la bille en ayant tendance à détacher la rotule de la base de la cavité de la monture, la tige de cette rotule étant logée dans une ouverture délimitée par la monture en forme de coupelle. On connait divers types d'articulations sphériques, ou joints à rotule, et divers procédés de fabrication de telles articulations. L'invention vise une articulation sphérique du type énoncé ci-dessus, dans laquelle ladite ouverture est de forme oblongue. De façon plus précise, l'invention--a-pour--obje-t-ene- articulation sphérique, ou joint à rotule, pour systèmes de direction et de suspension de véhicules, caractérisée par le fait qu'elle comprend une rotule formée d'une bille raccordée à une tige, cette bille étant retenue par la. surface en forme de portion de sphère d'un coussinet en matériau élastique, ce coussinet étant lui-même retenu dans la cavité d'une monture en forme de coupelle en y étant comprimé de telle sorte que la réaction a la compression que subit son matériau élastique s'exerce sur la bille en ayant tendance à détacher la rotule de la base de la cavité de la monture qui est fermée, la tige de cette rotule étant logée dans une ouve9- ture oblongue délimitée par la monture en forme de coupelle, cette ouverture oblongue étant obtenue en déformant le pourtour de l'embouchure de la pièce en forme de coupelle après avoir introduit la bille et le coussinet dans ladite cavité. La bille de la rotule peut être logée dans deux coussinets, dont le second est de forme annulaire et a été introduit dans la cavité de la monture en forme de coupelle après introduction de la bille et avant lwalon ne déforme lepourtour de l'embouchure de cette cavité ; toutefois, on préfère le coussinet tubulaire d'un seul tenant, décrit dans la demande de brevet français nO EN 7403625 déposée le 4 février 1974 au nom de la demanderesse pour "Joint à rotule" ,QU une partie de ce coussinet tubulaire d'un seul tenant est disposée entre la bille et une partie de la paroi de la monture en forme de coupelle qui suit le contour de la surface de la partie de la bille constituee par la portion d'hémisphère voisine de la tige de rotule. Le coussinet peut être en matière plastique, par exemple en "nylon", en résine acéiyle, en polythène, en po-ypropylène ou en polyurethane. La surface intérieure de la paroi tubulaire du coussinet peut comporter une conduite longitudinale allant d'une extrémité à l'autre du tube. I1 peut être prévu quatre telles conduites réparties régulièrement autour de l'axe de la pièce. De façon avantageuse, la surface extérieure de la paroi de la monture comporte une rainure sans fin qui fait le tour de la monture, et un element~souple, cylindrique et creux, intercalé entre la tige de rotule et cette rainure, dans laquelle il est logé, cet élément ayant pour rôle d'empêcher des substances étrangères de pénétrer dans l'articulation. L'invention a également pour objet un procedé de fabrication de l'articulation sphérique définie ci-dessus, ce procédé étant caractérisé par le fait qu'il consiste à partir d'une pièce en forme de coupelle, dans laquelle au moins la partie de la cavité qui présente une extrémité ouverte constituant l'embouchure de cette cavité est de forme cylindrique, à introduire un coussinet dans cette cavité, à introduire la bille d'une rotule par l'embou- -chure de la cavité en installant cette bille dans le coussinet, et à exercer une pression, suivant la direction de l'axe de la partie cylindrique de la cavité, sur la partie de la pièce en forme de coupelle qui constitue le pourtour-de l'embouchure d e la cavitéaprès introduction de la bille, de manière à déformer cette partie en forme de coupelle autour de la bille en vue de retenir celle-ci et le coussinet dans la cavité dé la pièce en forme de coupelle qui constitue la monture de l'articulation, le montage étant tel que-le coussinet se trouve comprimé et réagît en ayant tendance à déta- cher la rotule de la base de la cavité de la monture, le pourtour de l'embouchure de la cavité de la pièce en forme de coupelle ayant, avant déformation, une forme telle qu'une fois déformé, il donne une ouverture oblongue traversée par la tige de la rotule. Suivant ce procédé, on peut choisir, comme coussinet à introduire dans la cavité de la monture, un coussinet qu" lui aussi se déforme autour de la bille de rotule lorsque l'embouchure de la cavité se déforme, de maniere telle que sa partie déformée se trouve entre la bille et la partie déformée de la monture. On peut encore, conformément à ce procédé, utiliser un second coussinet, de forme annulaire, que lton introduit dans la cavite de la pièce en forme de coupelle après avoir introduit la bille et avant la déformation du pourtour de ltembouchure. De préférence, on déforme la pièce en forme de coupelle à l'aide d'une matrice hémisphérique. Le coussinet peut être de forme cylindrique, et l'une de ses faces, ou les deux, peuvent être profilees ou effilées. L'une des parois, ou les deux, de la-monture p-euvent-~ & tre--profilesl De façon avantageuse, le pourtour de l'embouchure de la pièce en forme de coupelle a une forme telle que, avant d'être déformé, il présente deux évidements longitudinaux, en forme d'arcs de cercle alternés avec deux saillies longitudinales enforme d'arcs de cercle, ces évidements et ces saillies coopérant pour donner l'ouverture oblongue 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, une forme de réalisation. Sur ces dessins, - la figure l est une coupe transversale d'une articulation sphérique, ou joint à rotule, selon l'invention, munie d'un élément souple et creux servant à empêcher la pénétration de coaps- étrangers - la figure 2 est une vue, en élévation et en bout, de cette articulation - la figure 3 est une vue en plan correspondant à la figure i - la figure 4 est une coupe partielle suivant la ligne IV-IV de la figure 1, sur laquelle, pour plus de clarté, on n'a pas représenté l'élément souple et creux - la figure 5 est une coupe transversale de la monture servant à former l'articulation sphérique de la figure 2 selon le procédé de l'invention, cette figure étant à plus grande échelle que la figure 2 - la figure 6 est une autre coupe de la monture de la figure 5 - la figure 7 est une vue en plan de la monture de la figure 5 - la figure 8 est une coupe d'un coussinet avant la déformation qui donne l'articulation des figures I et 2, cettefigure étant à plus grande échelle que les figures 1 et 2, et - la figure 9 est une vue en plan du coussinet de la figure 8. L'articulation, ou joint à rotule, 33, telle que représentée- sur les figures à 4, comprend une rotule 32 raccordée à une monture 40 en forme de coupelle. Cette rotule 32 est constituée par une tige 34 qui part d'une bille 35 consistant en une portion de sphère, et qui va en s'amincissant jusqu'à son extrémité filetée 36. Cette tige effilée 34 est retenue par un ecrou de blocage 37, dans un alésage effilé 38 de forme correspondante, pratiqué dans un colliger 39, situé à une extrémité d'un levier de direction de véhicule (non représenté). La bille 35'de la rotule est appliquée contre une surface formant une portion de sphère, délimitée par un coussinet tubulaire 50, emprisonné dans la cavité de la monture 40 en forme de coupelle. Ce coussinet 50 est an matière plastique souple; par exemple en "nylon", en résine acétyle, en polythène, en polypropylène ou en polyuréthane. La monture 40 en forme de coupelle est raccordée, à sa base, par une partie coudée, à un manche cylindrique taraudé 41 disposé latéralement. L'extrémité libre de ce manche 41 présente deux pans 42 de préhension pour une clé anglaise. Dans ce manche 41, peut se visser une autre pièce d'un mécanisme de direction de véhicule, par exemple une barre de liaison (non représentée). Le montage est tel que ce manche 41 soit perpendiculaire à la paroi 43 de la monture et que son axe passe par le centre de la bille 35. La surface extérieure de la paroi 43 de la monture 40 présente une rainure sans fin 44,qui en fait le tour et dans laquelle vient se loger une extrémité d'un élément souple 43, cylindrique et creux, (appelé joint ou"chaussette") , qui a pour rôle d'empêcher des matières étrangères d'entrer dans l'articulation sphérique. L'autre extrémité de cette "chaussette" 45 entoure la tige 34, entre le collier 39 et la bille 35 de la rotule. Cette "chaussette" comprend une partie tronconique qui va en s'amincissant vers la premiere extrémité et qui est raccordée à une autre partie tronconique qui va en s'amincissant vers l'autre extrémité de la M chaussette"45. Cette autre partie tronconique a un diamètre maximum inférieur au diamètre maximum de la première partie tronconique. Les figures 5 à 7 représentent la monture 40 avant l'opération de déformation destinée à emprisonner la bille 35 et le coussinet 50 dans la cavité en firme de coupelle. Le bord 46 de la cavité est défini par l'un des deux évidements longitudinaux 47 en forme d'arcs de cercle, alternés avec deux saillies longitudinales 48 en forme d'arcs de cercle (Fig. 7). La paroi 49 de la monture 40 présente une surface intérieure en forme de cylindre droit, comprise entre le bord 46 et une paroi extrême bouchée qui constitue la base de la monture 40. Ce bord 46 délimite une ouverture de la monture. Avant qu'on ne déforme l'articulation 33, le coussinet tubulaire 50 (Fig. 7 et 8) présente une surface extérieure en forme de cylindre droit. De plus, ce coussinet 50 présente une surface intérieure 53 qui comporte une partie principale cylindrique et dont le diamètre diminue à partir du bord 46 de façon à former un siège en forme de partie de sphère pour la bille de la rotule. En outre, le coussinet tubulaire 50 comporte quatre conduites 51, qui vont de l'extrémité libre du siège de la bille jusqu'à llex- extrémité libre de la surface intérieure 53. Ces conduites 51 sont réparties autour de l'axe longitudinal du coussinet 50 et sont angulairement équidistantes. Elles servent au graissage de l'articulation sphérique 33 et empêchent la formation d'un verrou hydraulique quand la bille de rotule 35 est montée dans la monture 40. L'assemblage de l'articulation sphérique selon l'invention s'effectue comme suit On introduit le coussinet 50 dans la cavité de la monture 40, de manière qu'il soit appliqué contre la paroi extrême bouchée. Puis, on introduit la bille 35 par l'ouverture de là monture 40 et on la fait reposer sur le siège 50, en forme de portion de sphère, du coussinet 50. On applique la monture 40 contenant la rotule 32 contre une matrice (non représentée) en forme de portion d'hémisphère, et l'on exerce un effort longitudinal, de façon à déformer laparoi 24 dans cette matrice. il en résulte que la partie 49 de paroi, qui présente les évidements 47 et les saillies 48, et la partie du coussinet 50 qui lui est juxtaposée, se déforment de manière à suivre le contour de la surface en forme deportlon d'hémisphère de la bille 35 située près de la tige 34. La déformation par compression de l'articulation sphérique 33 est fonction- de l'effort longitudinal appliqué au cours de la déformation de la portion de paroi 49 et du coussinet 50. On obtient une déformrtion satisf?lsante, dans des conditions telles que, si l'on exerce un effort de 45 kg danU le sens de la flèche A (Fig. L) suivant l'axe de la rotule 32, la bille 35 ne se soulève pas par rapport à la paroi déformée 49 de la monture 40. Avant de monter la rotule 32 dans la monture 40, on enduit abondamment de graisse la bille 35, cette graisse contenant de préférence du disulfure de molybdène. Si le procédé de montage l'exige, l'une des faces de la monture, ou les deux, sont de forme profilée, par exemple tronconique. Si l'on donne à la surface intérieure de la paroi de la monture une forme profilée (par exemple tronconique) , il faut donner un profil correspondant à la face extérieure de la paroi du coussinet. Si nécessaire, la face intérieure de la paroi du coussinet est également tronconique ou profilée. Par suite de la déformation, les parties de la monture 40 qui présentent les évidements 47 et les saillies 48 coopèrent pour donner à la monture une ouverture oblongue. Grâce à cette ouverture oblongue, on obtient un plus grand débattement entre la monture 40 et la rotule 32, dans le plan défini par l'axe de la rotule et l'axe du manche 41 que dans le plan contenant l'axe de la rotule et perpendiculaire au premier plan. De plus, grâce à l'ouverture oblongue, il est impossible à la rotule de se dégager de la monture même Si le coussinet tombe en panne. REVENDICATIONS 1. Articulation sphérique, ou joint à rotule, pour systèmes de direction et de suspension de véhicules, caractérisée par le fait qu'elle comprend une rotule formée d'une bille raccordée à une tige, cette bille étant retenue par la surface en forme de portion de sphère d'un coussinet en rratériaii élastique, ce coussinet étant lui-même retenu dans la cavité d'une monture en forme de coupelle en y etant comprimé de télle sorte que la réaction à la compression que subit son matériau élastique~s'exerce sur la bille en ayant tendance à détacher la rotule de la base de la cavité de la monture qui est fermée, la tige de cette rotule étant logée dans une ouverture oblongue délimitée par la monture en forme de coupelle, cette ouverture oblongue étant obtenue en déformant le pourtour de l'embouchure'de la pièce en forme de coupelle après avoir introduit la bille et le coussinet dans ladite cavité. 2. Articulation sphérique selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la bille de la rotule est portée, dans ladite cavité, par un coussinet d'un-seul tenant, une- partie de la paroi de la monture en forme de coupelle épousant le contour de la surface de la bille constituez par la partie en forme de portion d'hémisphère de-cette bille située près de la tige de la rotule, et une partie de ce coussinet d'un seul tenant étant logée entre la bille et la face intérieure de cette partie de la paroi de la monture. 3. Articulation sphérique selon la revendication l, caractérisée par le fait que la bille de rotule est logée dans deux coussinets, le second coussinet étant de forme annulaire et introduit dans la cavite de la monture en forme de coupelle après introduction de la bille et avant que l'on ait déformé le pourtour de l'embouchure de la cavité. 4.~Articulation sphérique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que ce coussinet est en inatière plastique. 5. Articulation sphérique selon la revendicatîon 4, caractérisée par le fait que cette matière plastique est du "nylon", de la résine acétyle, du polytiène, du polypropylène ou du polyuréthane. 6. Articulation sphérique selon l'une des revendications 1, 2, 4 et 5, caractérisée par le fait que le coussinet est de forme tubulaire. 7. Articulation sphérique selon la revendication 6, caractérisée par le fait que le coussinet comporte une conduite pratiquée dans la face intérieure de sa paroi tubulaire. 8. Articulation sphérique selon la revendication 7, caractérisée par le fait que cette conduite est orientée dans le sens de la longueur et va d'une extrémité à llautre du tube. 9. Articulation sphérique selon chaule des revendications 7 et 8, caractérisee par le fait que'l coussinet comporte quatre telles conduites réparties autour de l'axe du coussinet et angulairement équidistantes 10. Articulation sphérique selon l'une des revendications I-à 9, caractérisée par le fait que la face-exterieure--de--ladite paroi de monture présente une rainure sans fin qui en fait le tour, et par le fait qu'il est prévu un élément souple, cylindrique et creux, intercalé entre la tige de rotule et cette rainure dans laquelle il est logé, cet élément ayant pour rôle d'empêcher des corps étrangers de pénétrer dans l'articulation. IL. Erocédé de fabrication d'une articulation sphérique selon les revendications l à 10, ce procédé consistant à partir d'une pièce en forme de coupelle, dans laquelle au moins la partie de la cavité qui présente une extrémité ouverte constituant l'em bouchure de cette cavité est de forme cylindrique, à introduire un coussinet dans cette cavité, à introduire la bille d'une rotule par ltembouchure de la cavité en installant cette bille dans le coussinet, et à exercer une pression, suivant la direction de l'axe de la partie cylindrique de la cavité, sur la partie de la pièce en forme de coupelle qui constitue le pourtour de l'embouchure de la cavité, après introduction de la bille, de manière à déformer cette partie en forme de coupelle autour de la bille en vue de retenir celle-ci et le coussinet dans la cavité de la pièce en forme de coupelle qui constate 17 monture de l'arti- culation, le montage étant tel que le coussinet se trouve comprimé et réagit en ayant tendance à détaciier la rotule de la base de la cavité de la monture, le pourtour de 1'embouchure de la cavité de la pièce en forme de coupelle ayant, avant déformation, une forme telle qu'une fois déformé il donne une ouverture oblongue traversée par la tige de la rotule. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé par le fait qu'on choisit, comme coussinet introduire dans la cavité de la monture, un coussinet qui se déforme autour de la bille de la rotule lorsque l'embouchure de la cavité se déforme, de manière telle que sa partie déformée se trouve entre la bille et la partie déformée de- la monture. 13. Procédé selon la revendication 11, caractérisé par le fait qu'on utilise un second coussinet, de forme annulaire, que l'on introduit dans la cavité la pièce en forme de coupelle après avoir introduit la bille et avant de déformer le pourtour de l'embouchure. 14. Procédé selon l'une des revendications 11 à 13, caractérisé par le fait que l'on déforme la pièce en forme de coupelle à l'aide d'une matrice hémisphérique. 15. Procédé selon chacue des revendications 12 et 14, caractérisé par le fait que le coussinet est cylindrique. 16. Procédé selon l'une des revendications 12, 14 et 15, caractérisé par le fait que l'une des faces du coussinet, ou les deux, sont profilées ou tronconiques. 17. Procédé selon l'une des revendications 12, 14, 15 et 16, caractérisé par le fait que l'une des faces de la monture ou les deux sont profilées. 18. Procédé selon l'une des revendications il à 17, caractérisé par le fait que le pourtour de l'embouchure de la pièce en forme de coupelle a une forme telle que, avant d'être déformé, il présente deux évidements longitudinaux en forme d'arcs de cercle alternés avec deux saillies longitudinales en forme d'arcs de cercle, ces évidements et ces saillies coopérant pour donner l'ouverture oblongue au cours de l'opération de déformation.