Brevet FR2432645A1 — publié le 19800229

La présente invention concerne une liaison mécanique à rotule du type comprenant un élément femelle annulaire ou bottier et un élément m & e ou pivot, tous deux généralement en acier, le pivot portant à une extrémité une tête sphérique montée tournante à l'intérieur du bottier. On connatt des liaisons mécaniques à rotule dans lesquelles la tête du pivot est directement en contact avec la paroi intérieure du bottier ou avec des coupelles en acier logées dans le bottier. De telles rotules ne sont pratiquement plus utilisées, car elles sont très coûteuses en raison du soin qu'il faut amener à leur usinage. Actuellement, on utilise des rotules dans lesquelles la tête du pivot tourillonne dans une cage en matière plastique, qui peut être préchargée. Mais de telles rotules présentent les inconvénients suivants: - elles sont conteuses sur le plan de la réalisation et du montage - leur coefficient de frottement e-st relativement élévé; - le plastique dans lequel la eage est réalisée risque de fluer soit à l'extérieur de la rotule, soit dans le trou du pivot; - elles ne permettent pas l'évacuation de la chaleur. La présente invention concerne une liaison mécanique à rotule du type mentionné précédemment et qui est exemple de ces inconvénients. La liaison mécanique à rotule selon l'invention se caractérise en ce que, entre la tête de pivot et la paroi interne du bottier, est disposé un revêtement en feuille constitué par une matière plastique lubrifiante dans laquelle est noyé un réseau de fils conducteurs de la chaleur. La matière plastique peut être constituée par du "Téflon" et les fils conducteurs de la chaleur par du laiton. Un tel produit est commercialisé sous la marque "Fluorplast". On ebtient également une excellente évacuation de la chaleur en remplaçant le laiton par du graphite ou par du bronze. Grace à l'utilisation d'une telle feuille, on obtient un excellent coefficient de frottement ainsi qu'une bonne évacuation de la chaleur et par conséquent aucun risque de fluage de la matière plastique Plusieurs modes de réalisation de l'invention seront décrits à présent en regard des dessins annexés dans lesquels: La figure 1 représente une vue en coupe axiale d'un premier type de rotule selon l'invention destiné à encaisser aussi bien des efforts de traction que des efforts de poussée; La figure 2 est une vue en coupe partielle d'une variante de réalisation de la figure 1; La figure 3 est une vue en coupe d'un second type de rotule sur lequel s'exerce principalement un effort de traction; -La figure 4 est une vue en coupe d'un troisième type de rotule; et La figure 5 illustre schématiquement un procédé de sertissage de la rotule de la figure 4. La rotule illustrée sur la figure 1 est destinée à être utilisée soit dans une suspension, soit dans une direction de véhicule automobile. Elle doit pouvoir supporter une force de rupture en poussée et une force de rupture en traction d'au moins 3 000 da Newton. Un tel effort n'est exercé qu'exceptionnellement, en cas d'accident, ou de freinage intempestif. Le couple de rotation doit être le plus faible possible, par exemple de l'ordre de 0,1 à 0,3 m.daN. La rotule comprend un pivot lOsde préférence en acier, se terminant par une tête sphérique 12. Un tel pivot est décrit en détail dans la demande de brevet français nO 72 13 469 déposée le 17 Avril 1972 et ses quatre Certificats d'Addition nO 72 20348 du 6 Juin 1972, nO 72 01 196 du 12 Janvier 1973, nO 78 11 135 du 14 Avril 1973 et nO 78 20 995 du 13 Juillet 1978 au nom du Demandeur. La tête 12 est montée tourillonnante dans un bottier 14 de forme générale tubulaire dont le passage central comporte une portion cylindrique 16 de diamètre constant et qui se raccorde à une portion en forme de zone sphérique 18 dont le grand diamètre est égal & celui de la portion cylindrique et dont le petit diamètre est ckeisi pour permettre un débattement axial du pivot 10 de part et d'autre de l'axe xsx de la rotule. Le bottier est réalisé en acier, par déformation à froid. Sur la paroi extérieure du bottier est formé un épanouissement annulaire 20 sur lequel s'accroche l'extrémité d'un soufflet souple 22, par exemple en caoutchouc. Ladite extrémité est fixée au moyen d'un jonc 24 et l'autre extrémité du soufflet, fixée par un jonc 26, coulisse librement le long d'une portée cylindrique 28 du pivot. Conformément à l'invention, le diamètre de la tête de pivot 12 est légèrement inférieur à celui de l'alésage cylindrique 16 du bottier, et dans l'intervalle ainsi formé est interposé un revêtement lubrifiant dans lequel, est noyé un quadrillage de fils métalliques pour évacuer la chaleur qui prend naissance au cour de la rotule. Comme on l'a déjà précisé, on peut utiliser le produit connu sous la Marque "Fluorplast". Ledit revêtement se présente sous forme de deux éléments annulaires sphériques identiques 30 et 32 d'arplitude angulaire égale à celle de la portion d'alésage 18 du bottier. Les anneaux ont une fine épaisseur, de tordre de 1,S à 2 ram. Ils sont introduits dans le bottier 14 chacun par une extrémité de celui-ci et sont en contact le long de leur grande base qui se situe dans le plan diamétral A-A perpendiculaire à l'axe x-x de la rotule. Les deux anneaux 30 et 32 sont maintenus en contact avec la surface de la tête de pivot 12 et avec la paroi interne du bottier 14 sous l'effet de la pression d'un joint annulaire 34 logé dans l'espace défini entre l'alésage cylindrique 16 du bottier et l'anneau 30 contigu, le joint 34 étant retenu dans le bottier par des moyens appropriés, tels qu'une calotte emboutie 36 dont le bord est coincé par un sertissage 38.Lors du montage, on chargera légèrement le joint 34 avec la calotte 36, par exem- ple avec une charge de 200 k. Une graisse lubrifiante peut être introduite dans le bottier 14, mais étant donné l'excellent coeffieient de frottement obtenu avec le "Fluorplast" (de l'ordre de 0,02), il serait possible de supprimer la graisse ainsi que le soufflet 22. Les deux anneaux 30 et 32 sont empêchés de tourner d'une part, grace au contact entre l'anneau 30 et la calotte 36, et d'autre part en appliquant un coup de presse sur la paroi 40 du bottier, sous l' nneau 32. Une autre solution consiste à prévoir des stries sur la paroi interne du bottier. Il est évident qu'en raison de la faible précharge donnée au joint 34, le couple de rotation est très flaible, ce qui est justement recherché. L'évacuation de la chaleur sera donc très bonne, surtout si l'on supprime le souffl-t 22, bien qu'il faille maintenir un peu de graisse à la base du bottier, pour empêcher les projections d'eau. La rotule qui vient d'être décrite se comporte bien vis-àvis des efforts de traction (dans le sens de la flèche F) puisque la tête de pivot est retenue par le retour sphérique du bottier. Quand le pivot travaille à la compression (dans le sens de la flèche F1), la tête 12 vient au contact de la calotte 36. Le sertissage 38 doit pouvoir résister à un effort de 3000 daN pour lequel la rotule est prévue. Dans la variante de réalisation de la figure 2, le passage central du boiter 50 présente un siègehénisphérique 52 pour le premier anneau 54 et s'évase pour former une cavité 96 de diamètre supérieur à celui de la tête de pivot 58. Dans ladite cavité est montée une cage annulaire 60 en acier présentant une surface sphérique concave qui vient s'appliquer sur le second anneau 62. La cage 60 est retenue par une calotte emboutie 64, elle-même maintenue en place par un sertissage 66 du bottier. Sur les faces adjacentes de la calotte 64 et de la cage 60 sont formées deux gorges dans lesquelles est logé un joint torique 68. Au montage, un jeu de 1/10 min environ est ménagé entre la calotte 64 et la cage 60. L'effort F1 s'exerçant lorsque le pivot travaille à la compression, est donc encaissé, non plus-par la surface do la calotte, mais par la cage 60 et par le sertissage 66, par l'intermédiaire du bord périphérique de la calotte. Ce type de montage peut être utilisé pour des types de rotule par ticulièrement délicats. On peut alors augmenter le Jeu existant entre la calotte et la tête de pivot 58, ce qui améliore davantage les possibilités d'évacuation de la chaleur. La rotule illustrée à la figure 3 est plus particulièrement utilisée dans le cas oh la force d'extraction dans le sens de la flèche F est importante, par exemple de l'ordre do 5000 daN et où la force de poussée dans le sens de la force F1 est négligeable, de l'ordre de 100 daN, c'est-à-dire qu'elle ne sert qu'à la manutention de l'ensemble. Le couple de rotation doit également être le plus faible possible. L'anneau lubrifiant 70 en wFluorplast" ou en toute autre matière analogue, peut par conséquent être réalisé en une seule pièce. Il comprend alors une portion inférieure hémisphérique 72 qui recouvre la portion de tête de pivot 74 s'étendant entre l'ouverture inférieure du bottier 76 et le plan diamétral de la tête de pivot perpendiculaire à l'axe x-x de la rotule. Au-delà de ce plan, la portion hémisphérique 72 se prolonge par une portion cylindrique 78 axée sur x-x. Un joint annulaire 80 est logé dans l'espace défini entre la tête de pivot 74 et la paroi interne cylindrique du bottier. Ce joint est maintenu en contact avec la tête de pivot 74 et avec le bord supérieur de l'anneau 72 par une calotte emboutie 82 dont le bord est fixé par un sertissage 84. La précharge sur le joint 80 peut être nuls Cette solution est particulièrement économique. La rotule représentée à la figure 4 est du même type que la rotule do la figure 3. Elle se distingue de cette dernière uniquement par le fait que la calotte emboutie est remplacée par une pièce métallique 86 servant de liaison. Le pivot 88 est vissé dans un tube 90, mais il est évident que ces deux éléments peuvent être remplacés par un pivot monobloc. L'-nsemble forme une biellette de connexion; pouvant supporter un effort d'extraction de l'ordre d'au moins 3000 daN. Le bottier 92 est d'une conception extrêmement simple. Il peut être serti en 94 par les procédés classiques. Mais comme le montre la figure 5, on peut procéder autrement Avant sertissage, le bottier 92 a la forme indiquée sur la figure 5.Sa paroi externe présente un épanouissement 96. Le bottier est déplacé dans la direction de son axe x-x et il est forcé à travers un outil annulaire fixe 98, lequel rabat l'épanouisse- ment 96 sur la pièce métallique 86 et donne en même temps la précharge. Un autre procédé consiste à utiliser un outil circulaire 100 constitué de deux molettes travaillant dans la direction A et la direction opposée. REVENDICATIONS 1.- Liaison mécanique à rotule du type comprenant un élément femelle annulaire ou bottier et un élément mâle ou pivot, tous deux généralement en acier, le pivot portant à une extrémité une tête sphérique montée tournante à l'intérieur du bottier, carac tériséeen ce que entre la tête de pivot et la paroi interne du bottier est disposé un revêtement en feuille constitué par une matière plastique lubrifiante dans laquelle est noyé un réseau de fils conducteurs de la chaleur. 2.- Liaison mécanique à rotule selon la revendication 1, caractérisée en ce que la matière plastique est constituée par du "Téflon" et le fil conducteur de la chaleur est en graphite ou en métal, par exemple en laiton, ou en bronze, sous forme de quadrillage. 3.- Liaison mécanique à rotule du type comprenant un élément femelle annulaire ou bottier et un élément mâle ou pivot, tous deux généralement en acier, le pivot portant à une extrémité une tête sphérique montée tournante à l'intérieur du bottier, caractérisée en ce que le passage central du bottier annulaire présente sur une fraction de sa hauteur mesurée selon son axe, une paroi latérale cylindrique de diamètre au moins égal à celui de la tête de pivot et, sur le restant de sa hauteur, une paroi latérale en forme de zone sphérique dont la grande base a un diamètre sensiblement égal à celui de la tête de pivot et est située dans le plan diamétral de la tête de pivot perpendiculaire à l'axe du bottier, et dont la petite base est située dans le plan de l'ouverture à travers laquelle la tige de pivot sort du bottier et a un diamètre nettement inférieur à celui de la tête de pivot. 4.- Liaison mécanique à rotule susceptible de travailler en compression et en traction, selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ladite paroi latérale cylindrique du passage central a un diamètre légèrement supérieur à celui de la tête de pivot, et en ce que le revêtement en feuille est composé de deux éléments annulaires de mêmes formes et de dimensions que ladite paroi latérale sphérique, lesdits deux éléments étant en contact le long de leur grande base dans ledit plan diamétral de la tête de pivot. 5.- Liaison mécanique à rotule susceptible de travailler à la traction selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le revêtement en feuille est constitué par un unique élément annulaire comprenant une portion hémisphérique qui recouvre la portion de la tête de pivot s'étendant entre ledit plan diamétral et llouverture du bottier à travers laquelle fait saillie la tige de pivot, ladite portion hémisphérique se prolongeant au-delX dudit plan diamétral par une portion cylindrique axée sur l'axe du bottier et de diamètre égal à celui de la tête de pivot. 6.- Liaison mécanique à rotule selon la revendication 4, caractérisée en ce que dans ltospaco défini entre la paroi cylindrique da passage central et ltélément annulaire contigu, est logé un joint annulaire maintenu en place, avec précharge, au moyen d'un élément de retenue. 7.- Liaison mécanique à rotule selon la revendication 5, caractérisée en ce que dans l'espace annulaire défini entre la portion cylindrique de passage central et la tête do pivot est logé un joint annulaire maintenu en place, avec précharge, au moyen dtun élément de retenue. 8.- Liaison mécanique à rotule selon l'une des revendioations 6 et 7, caractérisée en ce que ledit élément de retenue est constitué par une calotte emboutie dont la partie concave recouvre avec jeu la portion de tête de pivot opposée à celle sur laquelle se raccorde la tige de pivot et dont le bord périphé- rique est fixé sur le bottier, par exemple par sertissage. 9.- Liaison mécanique à rotule selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisée en ce que ledit élément de retenue est constitué par une pièce métallique de liaison faisant saillie à travers l'ouverture du bottier opposée à celle à travers laquelle sort la tige de pivot. 10.- Liaison mécanique à rotule selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ladite paroi latérale cylindrique du passage central du bottier a un diamètre nettement su supérieur à celui de la tête du pivot, la cavité ainsi définie entre la tête de pivot et ladite partie cylindrique logeant une cage métallique pourvue d'une surface annulaire sphérique s'appliquant contre un élément annulaire do revêtement de la tête de pivot, ladite cage étant retenue, éventuellement avec précharge, au moyen d'un élément de retenue, tel qu'une calotte dont le bord est serti sur le bottier. 11.- Liaison mécanique à rotule selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que des moyens sont prévus pour empêcher les éléments annulaires en feuille de tourner à l'intérieur du boitier, par exemple des stries pratiquées sur la paroi latérale interne du boîtier ou un coup de presse à l'extrémité du boîtier à travers laquelle sort la tige de pivot. 12.- Liaison mécanique à rotule selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'on introduit une graisse lubrifiante à l'intérieur du bottier. 13.- Liaison mécanique à rotule selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un soufflet souple tubulaire est accroché par une extrémité sur la paroi extérieure du bottier, et son autre extrémité est montée coulissante autour de la tige de pivot. i4.- Liaison mécanique à rotule selon l'une des revendications 8 ou 10, caractérisée en ce que le sertissage du bottier autour de la calotte ou de la pièce métallique est réalisé en utilisant un bottier pourvu d'un épanouissement annulaire, situé sur a paroi externe au-delà de la ligne de contact avec le bord de la calotte ou de la pièce métallique et en forçant axial en ment ledit épanouissement à travers un outil fixe qui rabat l'épanouissement derrière la calotte ou la pièce métallique. 15.- Liaison mécanique à rotule selon l'une des revendications 8 ou 10, et 14, caractérisée en ce que le sertissage est réalisé en rabattant ltépanouissement au moyen de deux molettes rotatives à déplacement radial.