Brevet FR2509814A1 — publié le 19830121

Procédé pour fabriquer un joint à rotule et joint à rotule ainsi obtenu " L'invention a pour objet un procédé pour fa- briquer un joint à rotule constitué par un tourillon d'articula- tion ayant une tête sphérique formée en une seule pièce d'un boi- tier d'articulation et d'une couche de glissement disposée en- tre la tête sphérique et le boîtier d'articulation, procédé se- lon lequel on enduit la tête sphérique avec un lubrifiant par dessus lequel on dépose un coffrage perdu en matière plastique, on introduit la tête sphérique dans un moule prdvu pour le bol- tier d'articulation et on remplit le volume libre existant entre la tête sphérique et le moule avec unle matière plastique qui à l'état solide, constitue le boîtier d'erticulation. Les joints à rotule de ce type de co st ruc- tion sont mis en application notamment dans les tringleries de direction de véhicules automobiles et sont connuis par ea-emple, d'après le document DE-PS 1575 431 Le tourillon d'articulation avec la tête sphérique formée en une seule pièce est fabriqué à partir d'une ébauche par façonnage sans enlèvement de copeaux et usinage ultérieur avec enlrement de copeaux Le bogtier d'articulation peut être réaia é en une seule pièce ou en plu- sieurs pièces et fabrisque > pnartir d'une ébauche par forgeage ou par matriçage à froid Une couche de glisse Lmeit est en géné- ral disposée entre la tête sç,riî et le bottier d'articulation, cette couche étant constituée en matière plastique suivant le procédé de moulage pay injrc:tion ou en métal par forgeage ou frittage et étant munie, de plusieurs rainures de lubrifiant pour former un réservoir de graisse Pour avoir une précision d'ajus- tage suffisante entre la tête sphérique, la couche de glissement et le boîtier d'articulation, il est nécessaire d'usiner par en- lèvement de copeaux, non seulement la tête sphérique, mais aussi la paroi intérieure du boîtier d'articulation. D'après les brevets des E U A n 2 944 831 et n 2 974 975, on connaît des joints à rotule à boitiers d'ar- ticulation réalisés en plusieurs éléments, ces éléments de -2- boîtier étant façonnés sans enlèvement de copeaux Pour obtenir une précision d'ajustage suffisante avec ces joints à rotule, le volume annulaire formé entre la tête sphérique et le boîtier d'articulation est garni avec une couche de glissement en matié- re plastique et du lubrifiant. D'après le document DE-OS 16 29 753, on con- naît en outre un procédé pour fabriquer un palier, par exemple un joint à rotule dans lequel on recouvre d'abord la sphère d'un tourillon sphérique avec une couche de matière de glissement et on la dispose ensuite dans une matrice divisible formant une ca- vité remplie par injection d'une matière d'appui durcissable qui constitue alors, conjointement avec la couche de glissement un palier d'articulation pour la sphère Avec ce procédé de tech- nique connue, la bille est étroitement entourée par injection avec la couche en matière durcissable Si la sphère est réalisée par enlèvement de copeaux, et présente une face polaire, le pa- lier d'articulation formé par la couche de glissement et la cou- che d'appui durcie ne peut plus se déplacer par rapport à la sphère. En partant de cet état connu de la technique,* l'invention a pour but de créer un procédé pour fabriquer un joint à rotule avec un boîtier d'articulation agencé en une seu- le pièce avec ajustage précis, la paroi intérieure de ce boîtier n'ayant besoin d'aucun usinage particulier, notamment lorsque la tête sphérique présente une face polaire résultant de la réali- sation par enlèvement de copeaux. L'invention concerne à cet effet un procédé du type ci-dessus caractérisé en ce que, dans le cas d'une tête sphérique présentant une face polaire, on constitue sur la face polaire un coussin de lubrifiant compensant la calotte sphérique manquante et on l'enveloppe avec le coffrage perdu avant la fa- brication du boîtier d'articulation. Suivant le procédé conforme à l'invention, on remplace la calotte sphérique manquant sur la face polaire de la tête sphérique par le coussin de lubrifiant proposé, de -3- sorte que lors de la fabrication du bottier d'articulation, on réalise dans ce bottier d'articulation une calotte sphérique garantissant la liberté de mouvement requise pour la tête sphé- rique. Le coffrage perdu enveloppe le coussin de lu- brifiant et empêche son refoulement lors de la fabrication du boltier d'articulation Dans le joint à rotule terminé, le cof- frage perdu constitue, pour le lubrifiant et le coussin de lu- brifiant, la surface de support et d'usure entre la tête sphé- rique et le bottier d'articulation. Pour la mise en application du procédé con- forme à l'invention,diverses matières conviennent Le tourillon d'articulation avec la tête sphérique formée en une seule pièce est fabriqué de façon connue en acier Le lubrifiant peut âtre constitué à base de savon de calcium et de savon de lithium ou encore être constitué avec du sulfure de molybdène ainsi que des silicones Des matières convenant pour le coffrage perdu sont les matières plastiques, par exemple le polyoxyméthylène, le polyuréthane, les polyamides, le polytétrafluoréthylène, le copolymère de chlorure et d'acètate de polyvinyle ou le polyéthy- lène Mais, on peut aussi utiliser les métaux pour coussinets, par exemple à base de plomb et d'étain, tels que le plomb darci pour paliers ou de l'antifriction à bas point de fusion En tant que matières pour le bottier d'articulation, on peut également utiliser les matières plastiques, par exemple les masses compri- mées armées de fibres de verre à base de résines époxy ou polyes ter ou des métaux, par exemple à base de plomb et d'étain avec un bas point de fusion. Un joint à rotule fabriqué à l'aide du pro- cédé conforme à l'invention est caractérisé par un coussin de lubrifiant disposé sur la surface polaire sous le coffrage pour compenser la calotte sphérique manquante. Il rentre dans le cadre de l'invention d'uti- liser, au lieu de la couche de lubrifiant et du coffrage perdu entourant ce lubrifiant, une matière de coffrage contenant déjà -4- le lubrifiant nécessaire et libérant ce lubrifiant, par exemple pendant l'utilisation par échange d'impulsions (effet d'éponge). L'essentiel du procédé de l'invention réside dans l'utilisation du coffrage perdu qui franchit les inégalités de la tête sphé- rique, par exemple la face polaire, et qui constitue, après le moulage du boîtier d'articulation, une couche limite de glisse- ment entre la tête sphérique et le boîtier d'articulation. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans les- quels la Fig i est une vue en élévation d'un tourillon d'articulation avec une tête sphérique formée en une seule pièce'; la Fig 2 représente le tourillon d'articu- lation avec une couche de lubrifiant déposée sur la tête sphéri- que la Fig 3 représente le tourillon d'articu- lation avec une coffrage perdu disposé sur la couche de lubri- fiant; la Fig 4 représente un joint à rotule ter- miné avec un boîtier d'articulation en matière plastique; la Fig 5 représente un joint à rotule ter- miné avec un boîtier d'articulation en métal rempli de matière plastique coulée. Sur un tourillon d'articulation conique 1, est formée une tête sphérique 2 présentant une face polaire plane 3 du côté frontal libre. Comme cela est représenté effectué sur la Fig 2, une couche de lubrifiant 4 est déposée sur la tête sphé- rique 2 Cette couche forme un coussin de lubrifiant 5 sur la face polaire 3 pour compenser la calotte sphérique qui manque en cet emplacement. Ensuite, comme cela est représenté effectué sur la Fig 3, on enveloppe la couche de lubrifiant 4 avec un r -5- coffrage perdu 6 constitué, par exemple, en matière plastique qui se solidifie sous forme d'une feuille mince, cette matière ayant des propriétés distinctives de glissement et de résistance à l'usure Lors du choix de la matière plastique du coffrage, il y a lieu de veiller à ce que sa température de façonnage soit inférieure au point de suintement du liant utilisé pour que la couche de le lubrifiant 4 et, notamment, le coussin de lubrifiant ne soient pas détruits. Le tourillon d'articulation 1, avec la tête sphérique 2 ainsi préparée, est ensuite centré dans un moule 7 pour un boîtier d'articulation 8, comme cela est représenté ef- fectué sur la Fig 5 Le bottier d'articulation 8 proprement dit est constitué, par exemple en une résine polyester armée avec des fibres de verrez, cette résine étant injectée sous for- me de masse plastique dans le moule 7 et ensuite durcie Une rai- nure périphérique 9 est prévue pour assurer une liaison sans pos- sibilité de glissement entre le moule 7 et le bottier d'articu- lation 8. Mais il est aussi possible sans difficulté de déterminer à l'avance les dimensions du boîtier artcua- tion 8 en résine polyester armec de ai res de verre poeur que le moule 7 puisse être retiré après l durcissement de la résineo Le bottier d'articulticn $ est alors constitué uniquement par la résine polyester, coimme cela est représenté sur la Figo 4. Après le moulage et le durcissement du bons tier d'articulation 8, le tourillon d'articulation peut être déplacé librement à l'intérieur d'un cène imaginaire La sépa- ration de la tête sph-rique 2 et du boîtier d'articulation 8 n'est possible que si le boîtier d'articulation 8 est détruit. Un joint à rotule constitué et fabriqué de la manière décrite précédemment remplit toutes les conditions qui peuvent se présenter, par exemple, pour son application dans la tringlerie de direction d'un véhicule automobile. 25098-$ 4 -6- REVENDICATIONS 1 ) Joint à rotule constitué d'un touril- Ion d'articulation ( 1) ayant une tête sphérique ( 2) formée en une seule pièce et présentant une face polaire ( 3) d'un boîtier d'articulation ( 8) , d'une couche de glissement disposée entre la tête sphérique ( 2) et le boîtier d'articulation ( 8) et formée d'une couche de lubrifiant ( 4) et d'un coffrage ( 6) enveloppant cette couche, caractérisé en ce qu'il comporte un coussin de lubrifiant ( 5) disposé sur la face polaire ( 3), sous le coffrage ( 6), pour compenser la calotte sphérique manquante. 2 ) Procédé pour fabriquer un joint à ro- tule constitué d'un tourillon d'articulation ( 1) ayant une tête sphérique ( 2) formée en une seule pièce d'un boîtier d'articula- tion ( 8) et d'une couche de glissement ( 4) disposée entre la tête sphérique ( 2) et le boîtier d'articulation ( 8) procédé se- lon lequel on enduit la tête sphérique avec un lubrifiant ( 4) par dessus lequel on dépose un coffrage perdu ( 6) en matière plastique, on introduit la tête sphérique dans un moule ( 7) pré- vu pour le boîtier d'articulation ( 8) et on remplit le volume libre existant entre la tête sphérique et le moule avec une ma- tière plastique qui, à l'état solide, constitue le boîtier d'ar- ticulation, caractérisé en ce que, dans le cas d'une tête sphé- rique ( 2) présentant une face polaire ( 3), on constitue sur cet- te face polaire un coussin de lubrifiant ( 5) compensant la ca- lotte sphérique manquante et que l'on enveloppe avec le coffra- ge perdu ( 6) avant la fabrication du boîtier d'articulation ( 8) 3 ) Procédé selon la revendication 2, carac- térisé en ce qu'on choisit un lubrifiant dont le point de goutte ou suintement est situé au-dessus de la température de façonnage de la matière prévue pour le coffrage perdu ( 6) et sa températu- re de façonnage de la matière destinée au boîtier d'articula- tion ( 8). ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'on utilise un lubri- fiant à base de savon au lithium. 7 - ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'on utilise du molyb- dène-disulfure en tant que lubrifiant. 6 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'on utilise en tant que matière pour le coffrage perdu ( 6) une matière plastique telle que poly xyméthylène, polyuréthane, polyamide, polytétrafluore- thylène, copolymère d'acétate et de chlorure de polyvinyle ou polyéthylène. 7 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'on utilise en tant que matière pour le coffrage perdu ( 6) un métal du type anti- friction, tel qu'un métal à base de plomb et d'étain, à bas point de fusion. 8 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'on utilise en tant que matière pour le boîtier d'articulation ( 8) une matière plas- tique telle qu'une masse comprimée à base de résines époxy ou polyester armée de fibres de verre. 9 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'on utilise en tant que matière pour le boîtier d'articulation ( 8) an métal tel qu'un métal à base de plomb et d'étain, à bas point de fusion. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé en ce qu'on dépose le lubri- fiant ( 4) et le coffrage ( 6) par immersion, injection et/ou fusion sur la tête sphérique ( 2).