Brevet FR2343919A1 — publié le 19771007

n sait que, pour transmettre les mouvements entre plusoeurs eer:ents d'une chaîne cinématique, on utilise soit des articulations cylindriques, soit des articulations à rotule lorsque l'on désire donner aux pièces articulées un degré de liberté supplémentaire. Dans une réalisation de type connu des articulations à rotule, l'élément mâle de l'articulation est disposé à l'intérieur d'un l-cge:ient en forme d'anneau sphérique de relativement faible épaisseur, l'introduction de l'élément mâle dans l'anneau sphérique femelle s1 effectuant à force en Jouant sur la déformation élastique de l'élément femelle.Une telle réalisation présent plusieurs inconvénients : en premier lieu, l'anneau sphérique femelle constitue un coussinet peu enveloppant pour l'élément le, de sorte qu'il y a toujours un risque relativement important do déboîtement en cours de fonctionnement ; par ailleurs, si un mer:ie maneton doit porter plusieurs éléments mules superposés relatifs à plusieurs articulations, les diamètres des zones sphériques des éléments miles sont nécessairement décroissants en direction de la zone par laquelle 5' effectue la mise en place des anneaux sphériques femelles relatifs à chacune des articulations ; il résulte de cette contrainte que les diamètres des sphères des éléments mâles superposés sont déterminés par leur positionnement respectif et ne peuvent titre choisis égaux, mAeme si les efforts à transmettre sont analogues. Dans un autre type de réalisation, tel que celui décrit par exemple dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 299 721, l'élément meule de l'articulation à rotule se trouve enserré entre deux demi-coquilles qui sont solidarisées de la pièce de l'articulation, qui ne porte pas l'élément iule précité.Dans une telle réalisation, le plan de joint des deux demi-coquilles est par cons truction parallèle à l'effort transmis de sorte que l'action de l'élément mule sur les deux demi-coquilles tend à ouvrir le logement sphérique dudit élément mâle, ce qui constitue un inconvénient sérieux pour la longévité de 11 articulation. Par ailleurs, les deux demi-coquilles devant résister aux efforts d'ouverture qui tendent à les séparer, doivent nécessairement être constituées en matériau résistant ce qui empêche de les réaliser en un matériau ayant un bon coefficient de frottement mais une faible résistance mécanique. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités que présentent les différents types d'articulation à rotule actuellement connus. Selon 11 invention, l'élément Tnale de 1 articulation à rotule est disposé entre deux demi-coquilles, qui ne sont pas liées à la pièce de l'articulation qui porte le logement sphérique dudit élément mâle mais qui sont maintenues mécaniquement autour de l'élément mâle,soit par un étrier rapporté, soit par un formage de la pièce qui porte les deux demi-coquilles.De la sorte, les demi-coquilles peuvent aisèment être réalisées en un matériau ayant une faible résistance mécanique, puisqu'elles sont maintenues extérieurement et que leur plan de joint peut être disposé de façon quelconque par rapport à l'effort à transmettre, en particulier perpendiculairement audit effort. I1 convient de remarquer que l'articulation selon l'invention permet, par l'usage de deux demi-coquilles rapportées, d'entourer l'élément mâle sur un secteur sphérique de grande surface ce qui n'était pas possible lorsque les logements femelle étaient constitués d'anneaux élastiquement déformables; on assure de la sorte un parfait maintien en position de l'élément mâle dans son élément femelle associé et une bonne répartition des efforts sur une grande surface de contact et ceci, quelle que soit la position relative des éléments mâle ct femelle; il s'ensuit une amélioration considérable de la longévité des articulations à rotule. Par ailleurs, si le maintien mécanique des demi-coquilles est effectué de façon démontable, l'articulation selon l'invention peut, en cas d'usure, être aisément réparée par remplacement des deux demi-coquilles, ce remplacement étant d'ailleurs d'autant moins fréquent que les demi-coquilles peuvent être réalisées en un matériau ayant de bonnes caractéristiques de frottement.Enfin, la réalisation d'une articulation à rotule comportant des demi-coquilles rapportées permet, lorsque l'on a un maneton comportant plusieurs articulations à rotule superposées, d'adopter, pour les éléments mâles de ces différentes articulations, des diamètres identiques. La présente invention a donc pour objet le produit industriel nouveau que constitue une articulation à rotule assurant la liaison entre deux pièces, dont la première comporte un élément mâle d'articulation au moins partiellement sphérique et dont la seconde comporte un élément femelle d'articulation à l'intérieur duquel est disposé l'élément mâle précité, au moins une zone dudit élément femelle constituant un logement limité par une surface sphérique de même rayon que la partie sphérique de l'élément mâle,ledit logement étant défini par deux demi-coquilles, caractérisée par le fait que les deux demi-coquilles sont indépendantes des deux pièces articulées et sont maintenues extérieurement autour ce l'élément mSle par une liaison mécanique. Dans une première variante, la liaison mécanique extérieure des deux demi-coquilles est réalisée au moyen d'au moins un étrier de serrage maintenu sur ia deuxième pièce de l'articulation ; dans une autre variante, la liaison mécanique extérieure des deux demicoquilles est réalisée par un formage de la deuxième pièce de ltar- ticulation, par exemple après la mise en place des demi-coquilles autour de l'élément mule. Dans un mode préféré de réalisation, les deux demi-coquilles sont identiques et sont limitées chacune par un plan diamétral de la sphère, qui correspond au logement sphérique de l'élément femelle d'articulation ; la section de chaque demi-coquille par son plan diamétral limite, qui constitue ie plan de joint des deux demicoquilles lorsqu'elles sont mises en place autour de l'élément rague, est un arc de cercle correspondant à un angle au centre compris entre 180 et 360a ; chaque demi-coquille comporte au moins une ailette de positionnement permettant de l'orienter par rapport à la deuxième pièce de l'articulation ; lorsque la liaison mécanique des deux demi-coquilles est réalisée au moyen d'un étrier de serrage, ledit étrier peut titre maintenu sur la deuxième pièce de l'articu- lation, soit par un étrier de fixation élastique, soit par encliquetage direct sur la deuxième pièce de l'articulation, soit encore par des éléments de blocage rapportés sur la deuxième pièce de l'articulation ; les demi-coquilles peuvent avantageusement oomporter des évidements destinés au graissage de l'articulation et dbouchant sur la zone sphérique du logement de l'élément femelle ; les évidements de graissage peuvent être alimentés par des réserves de lubrifiant ménagées dans l'épaisseur des demi-coquilles ; les demicoquilles sont, de préférence, réalisées en un matériau ayant de bonnes caractéristiques de frottement tel que par exemple un métal fritté imprégné de lubrifiant ou une matière plastique comportant une charge anti-usure ou une charge de lubrification ; lorsque les demi-coquilles comportent des ailettes de positionnement, on préfère que le plan de joint des deux demi-coquilles soit sensiblement perpendiculaire à l'effort transmis par l'articulation à rotule. L'articulation à rotule selon l'invention peut avantageusement titre utilisée pour la réalisation des timoneries servant à l'entrainement des essuie-glace de véhicules automobiles. Il est clair que, Si on le désire, les articulations à rotule selon l'invent ion peuvent astre transformées en articulations cylindriques en adjoignant à chaque demi-coquille un collet constituant une surface en forme de demi-cyllndre à base circulaire, ledit collet coopérant avec une portée cylindrique de l'élément maie. Pour mieux faire comprendre I'objet de ci-après, à titre d'exemples purement illustratifs et non limitatifs, plusieurs modes de réalisation représentés sur le dessin annexé. Sur ce dessin - la figure 1 représente, en perspective éclatée, les différentes pièces constitutives d'une première variante de réalisation de l'articulation à rotule selon l'invention ; - la figure 2 représente 11 articulation de la figure 1 après assemblage, vue en perspective du ceté où se trouve la première pièce de l'articulatlon ; - la figure 3 représente l'articulation de la figure 2, vue en perspective du cette opposé à celui qui est représenté sur la figure 2 ; la figure 4 représente, en perspective éclatée, une deuxième variante de réalisation de l'articulation selon l'invention ;; - la figure 5 représente, après montage, l'articulation de la figure 4, vue en coupe, le plan de coupe passant par le centre de la sphère que constitue l'elément-msle et par l'axe longitudinal de la deuxième pièce de l'articulation ; -. la figure 6 représente, en perspective éclatée, les différentes pièces d'une troisième variante de réalisation de l'articulation à rotule selon l'invention ; - la figure 7 représente l'articulation de la figure 6, après montage, vue en coupe, le plan de coupe passant par le centre de la sphère que constitue l'élément mgle et par l'axe longitudinal de la deuxième pièce de l'articulation ;; - la figure 8 représente, c-n perspective éclatée, les Cif férentes pièces d'une quatrième variante de réalisation de l'arti culation selon l'inventicn ; s - la figure 9 représente, après montage, l'articulation de la figure 8, vue en coupe, le plan de coupe passant par le centre de la sphère que constitue l'élément mâle et par l'axe longitudinal de la deuxième pièce de l'articulation - la figure 10 représente, en perspective éclatée, les différentes pièces d'une cinquièrlle variante de réalisation dc l'articulation selon l'invention ;; - la figure 11 représente, en perspective, une coupe passant par le centre de ltélément mâle d'une sixième variante de réalisation de l'articulation selon l'invention, le plan de coupe étant perpendiculaire à l'axe longitudinal de la deuxième pièce dc l'articulation, les deux demi-coquilles comportant des évidements de graissage. En se référant au dessin et plus particulièrement aux figures 1 à 3, on voit que l'on a désigné par 1 l'élément mâle de l'articulation à rotule selon l'invention, ledit élément le comportant une zone sphérique 2 et étant porté par la première pièce de l'articulation (non représentée sur le dessin).La zone sphérique 2 de l'élément maîe 1 est enserrée dans deux demi-coquilles 3 définissant chacune un logement en forme de demi-snhère dont on a en levé une calotte sphérique permettant le passage de l'axe 4 qui relie la zone sphérique 2 à la première pièce de l'articulation ; les deux demi-coquilles 3 sont délimitées par un plan diamétral de la sphère que constitue le logement 5 qu'elles définissent à elles deux ; la bordure de chaque demi-coquille 3 dans le plan diamétral qui constitue le plan de joint des deux demi-coquilles,a la forme d'un arc de cercle correspondant à un angle au centre de 2700 environ.Les deux demi-coquilles 3 comportent chacune, dans leur plan diamétral perpendiculaire au plan de joint, une ailette de positionnement 6. Les deux demi-coquilles 3 sont mises en place autour de la zone sphérique 2 de l'élément malte 1 et sont maintenues l'une contre l'autre au moyen d'un étrier de serrage 7 qui comporte une portée conique 8 venant stappuyer sur la face extérieure sphérique des deux demi-coquilles 3. Du caté où ne se trouve par l'étrier de serrage 7, les deux demi-coquilles 3 viennent en appui contre une portée conique 9 ménagée sur la deuxième pièce 10 de l'articulation.L'étrier de serrage 7 comporte quatre crevés 11, qui permettent de maintenir les bordures des ailettes de positionnement 6. Les ailes de ltetrier 7 viennent en place dans des er.-brèvements 12 pratiqués sur les bordures de la deuxième pièce 10 de vue l'articulation, de part et d'autre de la portée coni- que ?. Le naintien de l'étrier de serrage 7 par rapport à la deu pièce pièce 10 de " artieulationJ est assuré au moyen d'un étrier de fixation élastique 13, dont l'âme comporte une rentre 14 permettant le passage de la portée conique 8 de étrier de serrage 7. Les ailes de l'étriper de fixation 13 comportent des évidements 15 disposés en bordure~de l'étrier 13, lesdits évidements 15 étant prévus pour que les bordures des embrèvements 12 puissent venir s'y loger lorsque l'on met en place l'étrier de fixation 3 SI l'étrier de serrage 7 et que l'on déforme élastiquement es ailes de l'étrier 13. Les figures 2 et 3 montrent, après assemblage, la position relative des éléments de l'articulation de la figure 1. Gn voit que, dans l'articulation qui vient d'être récrite, le plan de joint des deux demi-coquilles 3 est perpendiculaire aux efforts transmis par l'articulation : le matériau Ces dem -coqui les 3 travaille dcnc principalement efl compression ce qui permet d'adop- ter, pour la réalisation des demi-coquilles 3, un matériau airant une relativement faible résistance mécanique niais de t-ès bonnes caractéristiques de glissement ; on pourra prendre par exemple une matière plastique appropriée ou un bronze fritté. Le maintien zens demi-coquilles 3 autour de l'élément mâle est assuré par la coQoe ration des portéçs extérieures des demi-coquilles 3 avec les portées coniques 8 et 9, la distance des portées coniques a 3t 9 étant maintenue fixe grâce à la mise en place de l'étrier de fixation 13. Cette articulation est aisément démontable, puisque l'étrier 13 est élastiquement déformable, ce qui permet dtenvisager, en cas d'usure, le remplacement des demi-coquilles 3 sans que les autres éléments de l'articulation aient à être remplacés. En se référant maintenant aux figures 4 et 5, on voit que, dans une variante, la portée sphérique 2 de l'élément mSle 1 est reliée a la première pièce de l'articulation par un axe conique Xa. La portée sphérique 2 est enserrée entre deux demi-coquilles 23 identiques, définissant chacune la moitié d'un logement sphérique. Le plan de joint des deux demi-coquilles 23 est un plan diamétral du logement sphérique et la bordure 23a dudit logement dans le plan de joint est un arc de cercle d'environ 3000. Chacune des deux demicoquilles 23 comporte latéralement deux ailettes de positionnement 26 ; lorsque les deux coquilles 23 enserrent la partie sphérique 2 de l'élément mâle 1, les deux ailettes 26 disposées du r: :reme c8té des deux demi-coquilles 23 viennent se positionner a l'intérieur dtlun embrèvement 30 prévu dans chacune des ailes du profilé en U que constitue la deuxième pièce 20 de l'articulation. Au droit des deux embrèvements 30, on a prévu dans l'âme du profilé 20, une fenêtre 29 permettant le passage de l'axe a de l'élément mSle I. Les demi-coquilles 23 sont disposées entre les ailes du profilé 2 , sont maintenues l'une contre l'autre par la coopération des ailettes 26 et des embrèvements 30, et sont maintenues dans le U, que constitue le profilé 20, au moyen d'un étrier 27 que l'on met en place de façon qu'il vienne au droit des deux demi-coquilles 23. La partie des deux demi-coquilles 23 qui est opposée à l' & e du profilé 20 a la forme d'une calotte sphérique 31 et vient se mettre en place dans un d8me 32 prévu dans la partie centrale de l'sme de l'étrier 27, l'étrier 27 étant susceptible de se déformer élastiquement pour tre mis en place au droit des deux de;:ii-coquilles 23. Les avantages de ce mode de réalisation sont les mimes que ceux précédenunent décrits pour la réalisation des figures 1 à 3. En se référant maintenant aux figures 6 et 7, on voit que, dans une autre variante de l'articulation selon l'inYentionw la deuxième pièce de l'articulation, désignée par 40 dans son ensemble, est constituée d'un profilé en U dont l'âme comporte une ouver- ture circulaire !6 permettant le passage de l'élément mâle 1 de l'articulation. L'elément mgle l est identique à celui qui a été décrit pour la réalisation des figures 4 et 5. L'âme du profilé 40 comporte, en outre, deux fen8tres rectangulaires 50 disposées symétriquement par rapport à l'ouverture 49.Dans le U que constitue le profilé 40, on a disposé deux demi-coquilles identiques 53 définissant à elles deux un logement sphérique, chaque demi-coquille étant délimitée par un plan diamétral dudit logement sphérique. La bordure du logement sphérique dans le plan diamétral qui constitue le plan-de joint des deux demi-coquilles 53, est un arc de cercle de 2700 environ.Du coté de chaque demi-coquille 53 qui est opposée au plan de joint, se trouve une ailette de positionnement 56. Les coquilles 53 viennent en appui contre l'ftme du profilé 40 et sur leur face opposée à ladite face d'appui, chaque demi-coquille comporte un relief 5S en forme de derffi-cercle. Lorsque les deux demicoquilles 53 enserrent l'élément mile I, on met en place, sur les deux demi-coquilles, un étrier 47 en forme- de U, la totalité de l'étrier étant disposée entre les deux ailes du profilé 40. L'ame de l'étrier 47 comporte un évidement circulaire 48, dont la bordure vient se mettre en place autour des deux reliefs 59, qui constituent un relief circulaire lorsque les deux coquilles 53 enserrent l'élément entre 1. ranis cette mise en place, les ailes de l'étrier 47 viennent bloquer les ailettes de positionnement g6. L'extrémité 47a des ailes de l'étrier 47 est repliée à angle droit et le positionnement de l'étrier -T7 par rapport au profilé 40 est assuré au moyen de deux éléments de blocage 43, qui sont des pièces en U dont les ames traversent les fen8tres 50 et dont les ailes enserrent l'âme du pro filé 40 et les extrémités repliées 47a de l'étrier 47.Les avanta & s de ce mode de réalisation sont sensiblement les mêmes que ceux qui ont été décrits pour la réalisation des figures 1 à 3. En se référant maintenant aux figures 8 et 9,on voit que l'on a décrit une autre variante de réalisation de l'articulation représentée sur les figures 6 et 7. Dans cette variante, l'élément mâle de l'articulation n'est pas modifié;la deuxième pièce de l'articulation est également un profilé en U 60 dont l'âme comporte un orifice 69 permettant le passage de l'élément mâle 1. Dans le profilé 60, on met en place, comme dans la réalisation précédente,deux demi-coquilles 73 identiques aux demi-coquilles 53 précédemment décrites. ta liaison mécanique extérieure des deux demi-coquilles 73,est assurée au moyen d'un étrier 67 identique à l'étrier 47. La seule différence par rapport à la réalisation des figures 6 et 7, tient dans le mode de fixation de l'étrier 67 par rapport au profilé 60: dans cette réalisation,les extrémités repliées 67a des ailes de l'étrier 67 viennent dans des évidements 70 prévus dans des languettes 71 obtenues par découpage et pliage à partir de lame du profilé 60. La figure 10 représente un autre mode de réalisation de la variante correspondant aux figures 6 et 7.L'élément Xtlelde l'arti- culation est identique à celui qui a été antérieurement décrit.La deuxième pièce de l'articulation est-un profilé en U 80, dont l'âme comporte un orifice 89 permettant le passage de ltélément raâle 1. L'élément mâle 1 se trouve enserré entre deux demi-coquilles 93 iden- tiques aux demi-coquilles 53 précédemment décrites.Ie maintien des deux demi-ooquilles 93 autour de l'élément maie I > est assuré au moyen d'un étrier 87 qui ne diffère de l'étrier 47 que par la découpe particulière de ses ailes. Chacune des ailes de l'étrier 87 comporte en effet, en vis-à-vis de chacune des ailes du profilé 80, une patte d'accrochage 87a.Chaque patte d'accrochage 87a comporte à son ex trématé un becquet 87h faisant saillie en direction de l'aile correspondante du profilé 80.Les becquets 87b sont susceptibles de s'encliqueter dans des orifices 90 prévus dans les ailes du profilé 30,ira coopération des becquets 87b et des orifices 90 assurant le maintien de 11 étrier 87 à l'intérieur du profilé 80.L'étrier 87 peut être réalisé en matière plastique.les demi-coquilles 93 peuvent comporter intérieurement des évidements remplis de graisse (non représentés sur le dessin). Sur la figure 11, on a représenté une dernière variante de réalisation de l'articulation selon l'invention. Dans cette variante, l'élément mâle d'articulation est identique à celui décrit pour les figurés et 5. Sa deuxième pièce de l'articulation est constituéed'un profile 100 ayant une section rectangulaire présentant une ouverture pUuX le passage de l'élément mâle. Les deux demi-coquilles 113 sont identiques et délimitent un logement sphérique qui enserre a ;ne sphérique 2 de l'élément sale. ta surface extérieure des des demi-coquilles 113 s'emboîte exactement à l'intérieur du volume délimité par le profilé 100.Dans les parois sphériques qui délimitent le logement sphérique défini par les deux demi-coquilles 113 > on a fait déboucher des canalisations de petit diamètre 118, qui se raccordent à des évidements à l'intérieur desquels sont disposés des feutres 1ir imprégnés de lubrifiant.Les feutres 119 sont introduits dans leurs évidements correspondants par l'une des faces d'extrémité des demi-coquilles 113, ladite face étant perpendicu- laire au plan de joint 117 desdites demi-coquilles. Cette réalisation permet d'assurer la lubrification de l'articulation selon l'invention au moyen du lubrifiant qui imprègne les feutres 119. ta liaison mecanique qui maintien les deux demi-coquilles 113 l'une contre l'autre, est réalisée par le fon:age même au profi- lé 100. il est bien entendu que les modes de réalisation ci-dessus décrits ne sont aucunement limitatifs et pourront donner lieu à toutes modifications désirables, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1 - Articulation à rotule assurant la liaison entre deux pièces dont une première comporte un élément mâle d'articulation au moins partiellement sphérique et dont la seconde comporte un élément femelle d'articulation à l'intérieur duquel est disposé l'élément mâle précité, au moins une zone dudit élément femelle constituant un logement limité par une surface sphérique de même rayon que la partie sphérique de l'élément mâle, ledit logement étant défini par deux demi-coquilles, caractérisée par le fait que les deux demi-coquilles sont indépendantes des deux pièces articulées et sont maintenues extérieurement autour de l'élément mâle par une liaison mécanique. 2 - Articulation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la liaison mécanique extérieure des deux demi-coquilles est réalisée au moyen d'au moins un étrier de serrage maintenu sur la deuxième pièce de l'articulation. 3 - Articulation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la liaison mécanique extérieure des deux demi-coquilles est réalisée par un formage de la deuxième pièce de l'articulation, par exemple après la mise en place des demi-coquilles autour de l'élément mâle. 4 - Articulation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que les deux demi-coquilles sont identiques et sont limitées chacune par un plan diamétral de la sphère qui correspond au logement sphérique de l'élément femelle d'articulation. 5 - Articulation selon l'une des revendications l à 4, caractérisée par le fait que la section de chaque demi-coquille par son plan diamétral limite, qui constitue le plan de joint des deux demicoquilles lorsqu'elles sont mises en place autour de l'élément mâle, est un arc de cercle correspondant à un angle au centre compris entre 180 et 3600. 6 - Articulation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que chaque demi-coquille comporte au moins une ailette de positionnement permettant de l'orienter par rapport à la deuxième pièce de l'articulation. 7 - Articulation selon la revendication 2, caractérisée par le fait que l'étrier est maintenu sur la deuxième pièce de l'articulation par un étrier de fixation élastique. 8 - Articulation selon la revendication 2, caractérisée par le fait que l'étrier de serrage est maintenu sur la deuxième pièce de l'articulation par encliquetage direct sur ladite deuxième pièce. 9 - Articulation selon la revendication 2, caractérisée par le fait que l'étrier de serrage est maintenu sur la deuxième pièce de l'articulation par des éléments de blocage rapportés sur ladite deuxième pièce. 10 - Articulation selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée par le fait que les demi-coquilles comportent des évidements destinés au graissage de l'articulation et débouchant sur la zone sphérique du logement de l'élément femelle. 11 - Articulation selon la revendication 10, caractérisée par le fait que les évidements de graissage sont alimentés par des réserves de lubrifiant ménagées dans l'épaisseur des demi-coquilles. 12 - Articulation selon l'une des revendications 1 à Il, caractérisée par le fait que les demi-coquilles sont réalisées en un matériau ayant de bonnes caractéristiques de frottement tel qu'un métal fritté imprégné ou = matière plastique chargée. 13 - Articulation selon la revendication 6, caractérisée par le fait que le plan de joint des deux demi-coquilles est sensiblement perpendiculaire à l'effort transmis par l'articulation à rotule. 14 - Articulation selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisée par le fait que chaque demi-coquille comporte un collet constituant une surface en forme de demi-cylindre à base cir oculaire, ledit collet coopérant avec une portée cylindrique correspondante de l'élément mâle. 15 - Utilisation de l'articulation selon l'une des revendications l à 14, pour la réalisation des timoneries servant à l'en- trainement des essuie-glace d'un véhicule automobile.