Brevet FR2315035A1 — publié le 19770114

l'invention concerne les joints à rotule du type communément utilisé pour les mécanismes de direction des roues avant et suspendues de véhicules. tes joints à rotule dans lesquels un palier retient une rotule dans une cavité drun btti ne sont pas nouveaux. te brevet des Etats-Unis dtAmérique N0 3 578 766 décrit un joint à rotule dans lequel un élément de retenue en matière plastique est revêtu d'une matière fibreuse imprégnée de lubrifiant, de manière à réaliser une lubrification automatique du joint pendant toute sa durée de vie, sans apport de lubrifiant.Le brevet des Etats-Unis d'mnésique NO 3 530 495 décrit un autre joint à rotule dans lequel un élément de retenue d'une seule pièce en matière plastique est appliqué par la paroi de la cavité du bati contre la rotule, de manière à compenser l'usure apparaissant entre les surfaces de contact de cette rotule et de ltélément de retenue. L'invention concerne un joint à rotule, qui, par rapport aux joints antérieurs de ce type, présente de meilleures caractéristiques d'étanchéité entre l'élément de retenue et la rotule, une meilleure compensation de l'usure entre lwélément de retenue et la rotule, une plus grande durée de vie et une fabrication et un assemblage moins comateux que ceux des joints à rotule antérieurs l'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lequel la figure 1 est une élévation, avec coupe partielle, du joint à rotule comportant la bague de retenue selon I'invention la figure 2 est une vue en perspective, avec arrachement partiel, de la bague de retenue du joint de la figure I la figure 3 est une coupe transversale partielle à échelle agrandie de l'un des anneaux de la bague de retenue de la figure 1 la figure 4 est une élévation, avec coupe partielle, du joint à rotule comportant une variante de la bague de retenue selon l'invention la figure 5 est une élévation, avec coupe partielle, de la bague de retenue du joint de la figure 4 la figure 6 est une vue suivant la ligne 6-6 de la figure 5 ; et la figure 7 est une élévation, avec coupe partielle, d'une autre variante du joint à rotule selon l'invention. Ta figure 1 représente un joint à rotule selon l'invention, comportant un axe 12 pénétrant dans une douille ou bati 14 et solidaire d'une rotule 16 logée dans une bague 18 de retenue, elle-m8me placée dans une cavité 20 présentée par le bati 14 et délimitée par une paroi latérale cylindrique 22 et un épaulement 24. Des pattes 28, espacées circonférentiellement, retiennent la bague 48 et une coupelle inférieure 26 d'obturation dans la cavité 20. Comme représenté sur les figures 1 et 2, la bague 18 de retenue comprend deux anneaux 30 et 32, avantageusement identiques et comprenant chacun un tronçon continu 34 de paroi, voisin du bord extérieur de la bague, et des tronçons courbes 36 de paroi, approximativement rectangulaires et espacés les uns des autres suivant un cylindre, de manière à pouvoir s'enclencher avec les tronçons 36 de l'anneau correspondant lors de l'assemblage de ces deux anneaux.Chaque tronçon 36 de paroi comporte avantageusement deux petits ergots 38 à ses angles extérieurs, et deux petits évidements 40 à ses angles intérieurs, de manière à permettre un enclenchement amovible des anneaux 30 et 32 l'un avec autre. Chaque tronçon 36 présente avantageusement une fente axiale 42 terminée par un trou 44, de manière à faciliter la flexion de ce tronçon 36 lorsque les anneaux sont enclenchés élastiquement l'un avec l'autre, et à permettre le passage du lubrifiant contenu dans le bSti 14 vers la rotule 16 de l'axe 12.Lorsqu'ils sont assemblés, les anneaux 30 et 32 forment la bague 18 de retenue qui présente une surface intérieure 46 approximativement sphérique et approximativement continue et qui est destinée à entrer en contact avec une zone équatoriale de la rotule 16, de manière que les tronçons espacés 36 de paroi soient disposés au-dessus de l'équateur de la rotule.Chacun des anneaux 30 et 32 comporte une lèvre élastique, continue et circonférentielle 48 voisine de son bord extérieur et qui, à l'état libre, fait saillie à peu près radialement vers l'intérieur de la surface partiellement sphérique 46 (figure 3) de manière à constituer un joint empêchant l'introduction de corps étrangers dans la zone équatoriale de la rotule 16 et retenant le lubrifiant dans cette zone. te brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 578 366 précité décrit plus en détail une bague de retenue d'une sphère comportant des anneaux enclenchés l'un avec 11 autre, comme décrit ci-dessus. Le bord extérieur de chacune des bagues 30 et 32 présente une gorge circonférentielle 50 orientée axialement et délimitant des tronçons périphëriques intérieur et extérieur de la paroi 34, espacés radialement l'un de l'autre et desquels dépassent à peu près radialement plusieurs nervures 52, espacées circonférentiellement et réalisées d'une seule pièce avec ces tronçons.Chaque nervure 52 se termine avantageusement par une patte rectangulaire flexible et élastique 54 qui, à l'état libre,dépasse à peu près axialement du bord extérieur de l'anneau associé (figure 3). Be tronçon extérieur périphérique de la paroi 34 de chacun des anneaux 30 et 32 présente plusieurs bossages 56 espacés circonférentiellement et dimensionnés en fonction de la cavité 30, de manière à repousser le tronçon 34 de paroi radialement vers l'intérieur lorsque la bague 18 est logée dans la cavité 20 du bEti 14. Lors de l'assemblage des éléments du joint 40 à rotule, les anneaux 30 et 32 de la bague 18 sont alignés à peu près axialement avec l'ase 12, face à face, et enclenchés l'un avec l'autre de manière à retenir la rotule 16 dans la bague 18 ainsi formée. L'axe 12 est introduit dans la cavité 20 du bEti 14,puis la bague 18 est embottéeàforce dans cette cavité 20, de manière qu'au moins les saillies 56 portent étroitement sur la paroi latérale 22 de cette cavité. Lorsque la bague 18 est introduite dans la cavité 20, les saillies 56 déplacent la partie périphérique extérieure du tronçon 34 de paroi à peu. près radialement vers l'intérieur, afin de comprimer les pattes 52 et de faire porter étroitement la surface sphérique 46 et les lèvres 48 d'étanchéité de la bague deretenue sur la rotule 16 (figure I). a force avec laquelle les saillies 56 de la bague 18 sont appliquées contre la paroi latérale 22 de la cavité 20 est suffisamment importante pour produire une compression qui fait porter étroitement en continu les lèvres 48 et la surface sphérique 46 sur la rotule 16 pendant toute la durée de vie du joint 10, de manière à réaliser ainsi un joint convenable et à compenser l'usure des surfaces de contact de la rotule et de la bague de retenue.En 11 absence d'une telle compensation d'usure, un espace risque d'apparattre entre les surfaces de contact et de donner ainsi au joint un certain jeu et une perte de son couple initial ou de ses caractéristiques de frottement. Ma coupelle 26 est placée au-dessous de la bague 18, à l'intérieur de la cavité 20, dans l'orientation des figures. Elle est fixée en 28 par sertissage. la dimension axiale de la cavité 20 fermée par la coupelle 26 est inférieure à la distance axiale comprise entre les extrémités libres destpattes flexibles 54 des bords opposés de la bague 18 de retenue. Par conséquent, les pattes 54 fléchissent et assurent ainsi un montage légèrement élastique de la bague 18 et,par conséquent, de l'axe 12 dans le bati 14, de manière à permettre un léger déplacement axial de cet axe dans le batik Ce montage légèrement élastique permet au joint 10 à rotule d'8tre soumis à des chocs importants sans être détérioré. La figure 4 représente un joint 10' à rotule comportant une variante d'élément de retenue, à savoir une bague 60, et un axe 12 à rotule et un bâti 14 identiques à l'axe et au bati du joint 10. Comme représenté sur les figures 4 et5, la bague 60 de retenue comprend deux anneaux enclenchés 62 et 64 qui comportent chacun une paroi latérale constituée d'un tronçon circonférentiel 34' et de tronçons courbes et espacés 36, orientés axialement et présentant chacun une fente 42, et des ergots 38 et des évidements 40 qui s'enclenchent les uns avec les autres.Un bord extérieur de chacun des anneaux 60 et 62 présente une gorge circonférentielle et axiale 50, délimitée par des zones périphériques intérieure et extérieure de parois entre lesquelles sont disposées àpeu près radialement des pattes 52' réalisées d'une seule pièce et en forme de V/ou de chevrons, comme représenté sur la figure 6. Chaque tronçon 34' de paroi de la bague 60 de retenue (figure 5) présente , lorsque cette dernière est à l'étant libre, une surface extérieure conique présentant un diamètre maximal, à proximité du bord extérieur, supérieur au diamètre de la surface cylindrique 22 de la cavité 20 du bati 14.Chaque tronçon .341 comprend également une partie centrale cylindrique dont le diamètre est sensiblement égal à celui de la surface cylindrique 22 de la cavité. osque la bague 60de retenue est assemblée dans le joint 10' à rotule, les parties périphériques extérieures coniques des parois latérales des anneaux 62 et 64 sont déplacées à force à peu près radialement vers l'intérieur, de manière à comprimer les pattes 52' et à faire porter étroitement la surface sphérique 46 et les lèvres 48 contre la rotule 16, comme décrit précédemment pour la bague 18 de retenue du joint 10, afin de réaliser un joint convenable et de permettre une compensation de ltusure. La figure 7 représente une autre forme de réalisation, à savoir un joint 66 à rotule qui comporte un axe 12 à rotule, retenu dans un bati 14' par une bague 68 logée dans une cavité 20' présentée par ce bAti et délimitéefpar une paroi latérale conique 22'. la bague 68 et une coupelle 26t d'obturation sont retenues également dans la cavité 202 par un sertissage 28. 'la bague 68 comprend deux anneaux 62 et 70 enclenchés de manière amovible l'un avec l'autre.Une paroi latérale de l'anneau 70 présente un tronçon 34" approximativement circonférentiel et continu, et des tronçons courbes et espacés 36 , orientés à peu près axialement et présentant chacun une fente 42 terminée par un trou 44 (non représenté)0 Chaque tronçon 36 comporte également des ergots 38 et des évidements 40 destinés à l'enclen:- chement de l'anneau 70 avec l'anneau 62 de la bague 68 L'anneau 70 comporte également une paroi extrtme continue et non perforée 72, fixée au-dessous d'une zone polaire de la rotule 16, dans l'orientation de la figure 7, et réalisée d'une seule pièce avec le tronçon 34" de la paroi latérale.Cette paroi extrême présente une surface extérieure dont la forme lui permet de s'appliquer sur la coupelle 26' d'obturation. 'l'anneau 70 présente également une surface intérieure 46' partiellement sphérique, des tinée à porter sur la rotule 16, et une surface périphérique extérieure conique, dimensionnée pour s'appliquer étroitement contre la surface conique 22' de la cavité 20, de manière à produire un effet de coin faisant porter avec force la surface sphérique 46' contre la rotule 16 lorsque la bague 68 est montée dans le joint 65. La paroi extérieure de l'anneau 62 est déviée à peu près radialement vers l'intérieur de manière à comprimer les nervures 52t et à faire porter étroitement la lèvre 48 et la surface sphérique 46s contre la rotule 16 lorsque la bague 68 est montée dans le joint 66.Une étanchéité convenable est ainsi obtenue, de meme qutune compensation de l'usure des surfaces de contact de la rotule 16 et de la bague 68, se produisant pendant l'utilisation du joint. 'l'anneau 70 de la bague 68 est avantageusement réalisé en matière plastique résistant à l'abrasion, moins élastique et plus rigide que celle de la bague 62, par exemple en acétal. En effet, l'utilisation d'une matière plastique rigide, présentant de bonnes caractéristiques de résistance à l'usure, pour la bague 70, permet d'augmenter la durée de vie du joint 66 tout en maintenant la possibilité de compensation d'usure par la présence de l'anneau 62 de la bague 68.Une matière plastique flexible et légèrement élastique, par exemple un polyéthylène, convient à l'anneau 62 et aux anneaux 30, 32 et 62, 64 des bagues 18 et 60 respectivement. Be montage légèrement élastique de l'axe 12 du joint 10 à rotule selon l'invention, doux pattes flexibles 54 de la bague 18 de retenue, augmente la résistance à la fatigue et au choc présentée par ce joint. 'les parties intérieures et extérieures des parois latérales, espacées radialement les unes des autres et entre lesquelles sont disposées des nervures espacées circonférentiellement, font porter élastiquement la lèvre d'étanchéité à la surface intérieure sphérique de la bague de re tenue contre une surface correspondante présentée par la rotule. il en résulte une amélioration de l'étanchéité, ce qui est particulièrement important dans le cas de joints à rotule auto lubrifiant-s,et il en résulte également une augmentation de la compensation d'usure et, par conséquent, de la durée de vie du joint. Ces caractéristiques facilitent également la fabrication et l'assemblage de ce joint et rendent ces opérations peu coûteuses. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent entre apportées au joint décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVEND 10 AT IONS 1. Bague de retenue pour joint à rotule comportant un axe auquel est fixéenne rotule logée dans une cavité dtun bats, cette bague comprenant un corps en matière plastique à haute densité et légèrement élastique, ce corps comprenant une paroi annulaire qui présente une surface périphérique intérieure approximativement sphérique entourant une zone équatoriale relativement large de la rotule et glissant sur cette zone, autour d'un axe qui coïncide sensiblement avec ledit axe auquel la rotule est fixée, la bague de retenue étant caractérisée en ce qutun bord extérieur de la paroi annulaire présente une gorge à peu près axiale et circonférentielle qui délimite des tronçons intérieur et extérieur, espacés radialement l'un de l'autre et espacés à peu près radialement et circonférentiellement, plusieurs premières nervures élastiques, espacées circonférentiellement et situées dans ladite gorge, étant disposées entre lesdits tronçons intérieur et extérieur de la paroi annulaire avec lesquels elles sont réalisées d'une seule pièce, le tronçon extérieur de la paroi annulaire étant dimensionné, à l'état libre, de manière à présenter un diamètre supérieur à celui de la cavité du bâti, de sorte que lorsque le joint est monté, ce tronçon extérieur est déplacé à peu près radialement vers l'intérieur, à proximité dudit bord extérieur, pour comprimer les nervures élastiques et appliquer avec force la surface périphérique intérieure, approximativement sphérique, contre la rotule de l'axe afin que cette surface périphérique porte en continu sur ladite rotule lorsque cette dernière et ladite surface s'usent en cours dt utilisation du joint. 2. Bague de retenue selon la revendication i, caractérisée en ce qu'une paroi annulaire, située à chaque extrémité du corps, présente une gorge semblable à la première gorge citée, et des nervures élastiques, logées dans cette seconde gorge et semblables aux premières nervures citées. 3. Bague de retenue suivant la revendication 1, caractérisée en ce que plusieurs pattes élastiques dépassent axialement, à l'état libre, du bord extérieur du corps avec lequel elles sont réalisées dune seule pièce, les nervures étant dimensionnées de manière à fléchir lorsque la bague de retenue est introduite dans la cavité, de telle sorte que la sphère et l'axe soient montés élastiquement dans cette cavité et pulssent exécuter un léger déplacement à peu près axial dans au moins une direction par rapport au batik 4. Bague de retenue selon la revendication 3, caractérisée en ce que les pattes prolongent les nervures.