Brevet FR2545168A1 — publié le 19841102

La présente invention concerne une articulation à rotule, notamment une articulation de barre d'accouplement pour véhicules automobiles, se composant d'un carter, d'un tourillon d'articulation pourvu d'une tête sphéri que et d'une coquille d'articulation disposée dans le carter, formée d'un matériau à élasticité limitée, qui entoure la tête sphérique dans une zone porteuse s'étendant de part et d'autre du plan équatorial et qui comporte des surfaces d'appui qui sont formées par des évidements périphériques placés sur le côté intérieur de la coquille d'articulation. Une coquille intérieure d'articulation formée d'un matériau à élasticité limitée et possédant de bonnes proprié- tés de glissement, en étant par exemple formée d'une matière plastique ou d'un autre matériau ayant des propriétés compa- rables, qui peut être réaliséepar trempe d'outils de forme, constitue le palier d'articulation de la tête sphérique du tourillon de rotule, qui sort d'un côté du carter, qui com- porte sur le côté opposé un couvercle d'obturation La coquille d'articulation montée avec précontrainte dans le carter est souvent préchargée additionnellement par le couvercle d'ob- turation, de sorte qu'elle entoure la tête sphérique avec une précontrainte correspondante, cette précontrainte pouvant être prédéterminée par une modification de la structure cris- talline du matériau ou bien, par exemple, par des dimensions définies en correspondance La même considération s'applique au couple de friction entre la périphérie extérieure du tou- rillon de rotule et la surface intérieure de la coquille d'articulation, qui doit être vainque lors de mouvements angulaires du tourillon de rotule par rapport au carter. On sait ménager des rainures intérieures dans le matériau de la coquille d'articulations à rotules pour l'in- troduction et la réception de lubrifiant (brevet DE-11 05 738) et on sait également former des rétrécissements de section pour obtenir une certaine élasticité entre des zones porteuses de la coquille d'articulation dans la région de la tête sphérique (EPA 00 20 214) Dans le cas d'articulations à rotules, il est en outre connu de former sur la coquille d'articulation en une ou plusieurs pièces des surfaces annu- laires extérieures qui sont maintenues en précontrainte par le couvercle d'obturation mis en place, cette précontrainte se propageant dans la coquille d'articulation potr augmenter le couple de friction entre la tête sphérique et la coquille d'articulation et pour compenser un jeu se produisant en cas de forte sollicitation de l'articulation et/ou d'une usure du matériau, de sorte que la durée de service de l'articula- tion est augmentée (demande de brevet allemand DE-AS 12 92 952). Enfin, on connaît des articulations à rotules comportant une coquille métallique d'articulation qui est soutenue dans le carter au moyen d'éléments-tampons élastiques pour lesquels un couple de rappel agit en opposition au couple de friction lors du mouvement de l'articulation (demande de brevet allemand DE-AS-10 52 754) Ce couple de rappel est produit par un res- sort qui est comprimé entre le couvercle d'obturation et une surface frontale, plane et parallèle, d'une tête sphérique sectionnée à peu près dans le plan équatorial, de sorte que le ressort, chargé de plus enplus fortement d'un côté lors de mouvements angulaires du tourillon d'articulation par rapport au carter, exerce un couple de rappel sur la surface plane de la tête sphérique Des têtes sphériques à méplats d'articula- tions à rotules sont connues également d'après d'autres publi- cations. La présente invention a pour but de perfectionner la coquille d'articulations à rotules ayant les propriétés définies ci-dessus de manière que, lors de mouvements de l'ar- ticulation, un couple de rappel engendré par la tension du matériau de la coquille d'articulation agisse en opposition aux mouvements de l'articulation Pour résoudre ce problème, il est prévu selon l'invention essentiellement qu'une surface annulaire d'appui de la coquille d'articulation soit disposée dans la région d'un méplat de type connu placé dans la zone polaire de la tête sphérique à l'extérieur de la zone porteuse et s'applique avec une précontrainte contre le méplat de la tête sphérique. 2545 168 Un tel agencement évite le montage d'une pièce addi- tionnelle, notamment d'un ressort, pour obtenir un couple de rappel s'opposant à la déviation angulaire du tourillon d'ar- ticulation par rapport au carter Ce couple est qbtenu sim- plement par une forme particulière de la coquille d'articula- tion et par une tête sphérique profilée en correspondance, mais il ne nécessite ainsi aucun frais supplémentaires de fabrication Le couple de rappel augmente avec le degré de déviation angulaire du tourillon d'articulation et il s'oppose par conséquent à la résistance augmentant la déviation angu- laire: cependant, le mouvement de rotation de la tête sphérique dans la coquille d'articulation n'est pas perturbé, et on est assuré d'un retour de la tête -sphérique dans la position neutre. Selon d'autres particularités de l'invention: I Dans le cas o l'articulation à rotule comporte un carter qui est fermé par un couvercle d'obturation du côté op- posé au tourillon d'articulation, la coquille d'articulation est agencée, du c Oté du couvercle, avec une surface plane et parallèle au couvercle sur le c Oté arrière de la surface d'ap- pui de forme annulaire et elle est maintenue en précontrainte dans cette zone par le couvercle d'obturation. 2 La coquille d'articulation comporte du c Oté du cou- vercle, entre la surface annulaire plane et parallèle au cou- vercle, qui forme la partie arrière de la surface d'appui, et son enveloppe extérieure à peu près cylindrique dans la condition non soumise à contrainte, une surface annulaire inclinée de l'intérieur vers l'extérieur. 3 La surface d'appui et la surface arrière, plane, placée en regard de la surface précitée et parallèle au cou- 3 () ver:'c, t:(il ti tti:iili tils fil ritc'; fl, tli: 1 i Itil i;;l f In (j' Ill il Ililleilil lyi 11 iIllitl; i' ti l J 1' t'L:Ltl l,i' l I tit illfi i l1 l'i: | te | i l muonob l c ia part i o sph lir quu du i, clotl ililc t J ' i rt cultiof en étant cependant Plastiquement flexible. 4 Le méplat de la tête sphérique est agencé avec un profil plan et parallèle au couvercle plan d'obturation et l'anneau de section rectangulaire est serré entre les deux parties précitées avec déformation élastique du matériau. La présente invention peut être appliquée aussi avanta- geusement aussi bien à des coquilles d'articulation en une pièce qu'à des coquilles d'articulation enplusieurs pièces. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence, dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une coupe méridienne d'une articulation à rotule; la figure 2 est une coupe, faite dans le même plan, d'une demi-coquille avant son montage. L'exemple représente une articulation à rotule se compo- sant d'un carter 1, d'un tourillon d'articulation 2 et d'une coquille d'articulation formée de demi-coquilles 3 et 4. Le tourillon d'articulation 2 est monté par sa tête sphérique dans les demi-coquilles 3 et 4 et il est mis en place en même temps que les demicoquilles dans le carter, qui est fermé d'une manière connue par le couvercle d'obturation 6. Un intervalle 7 ménagé entre les demi-coquilles 3 et 4 peut recevoir du lubrifiant Du côté du tourillon, il est prévu une manchette élastique d'étanchéité 8. La tête sphérique 5 est pourvue d'un méplat à l'extérieur de la zone sphérique de portance et de part et d'autre du plan équatorial et, dans la région de ce méplat 9, la coquille d'articulation, dans l'exemple considéré la demi-coquille 3. comporte une surface d'appui 10 qui s'applique sur le méplat 9 avec une précontrainte qui est engendrée par le couvercle d'obturation 6 Avantageusement, cette surface d'appui 10 est formée sur un anneau, défini par un évidement intérieur 11 de la demi-coquille et de section droite orthogonale, qui est délimitée sur deux côtés mutuellement opposés par la surface d'appui et par la surface arrière s'appliquant contre le couvercle d'obturation 6 Il est avantageux d'utiliser un couvercle d'obturation intérieurement plan et de former sur la tête sphérique un méplat 9 qui est plan et parallèle à sa surface intérieure dans la position de repos Conformément à une particularité de l'invention, la coquille d'articulation 3 est agencée de manière que, du côté du couvercle, une surface annulaire 12 inclinée de l'intérieur vers l'extérieur soit formée entre la surface annulaire plane et parallèle au cou- vercle, qui constitue la surface arrière de la surface d'appui 10, et son enveloppe extérieure à peu près cylindrique dans la condition non soumise à contrainte Ainsi, la partie annulaire, de section orthogonale, de la demi-coquille 3, est soumise, lors de la fermeture du carter 1 par le couvercle d'obturation 6, à une plus forte précontrainte que la zone restante de la coquille d'articulation, comme cela est mis en évidence sur le dessin par la différence entre les sections de la demi- coquille 3 qui sont représentées sur les figures 1 et 2. En fonction de l'inclinaison de la surface annulaire 12 prévue entre la périphérie extérieure et la surface arrière précitée, la différence de précontrainte dans la partie annulaire de section rectangulaire et dans les autres zones de la coquille d'articulation est plus ou moins grande Grâce à l'évidement annulaire 11, on obtient une élasticité suffisante entre la partir? annulaire de section orthogonale et le reste de la - 2 U cuqujillu d'articulation Simiultagil Ilun L, cut 6 vluiuiun L 11 petit recevoir un lubrifiant La disposition à angle droit des sur- faces de délimitation de la partie de la demi-coquille 3 pro- duisant le couple de rappel concerne seulement la description de l'exemple de réalisation Il est possible d'envisager d'autres agencements pour obtenir le même résultat Notamment, il est possible de fabriquer des coquilles en une pièce ou également en plus de deux pièces par les outils de forme ou bien par usinage mécanique. REVENDICATIONS 1 Articulation à rotule, notamment une articulation de barre d'accouplement pour véhicules automobiles, se composant d'un carter, d'un tourillon d'articulation pourvu d'une tête sphérique et d'une coquille d'articulation disposée dans le carter, formée d'un matériau à élasticité limitéequi entoure la tête sphérique dans une zone porteuse s'étendant de part et d'autre du plan équatorial et qui comporte des surfaces d'appui qui sont formées par des évidements périphériques placés sur le coté intérieur de la coquille d'articulation, caractérisée en ce qu'une surface annulaire d'appui de la coquille d'articulation est disposée dans la région d'un méplat ( 9) de type connu placé dans la zone polaire de la tête sphérique ( 5) à l'extérieur de la zone porteuse et s'applique avec une précontrainte contre le méplat ( 9) de la tête sphérique. 2 Articulation à rotule selon la revendication 1, com- portant un carter qui est fermé par un couvercle d'obturation du côté opposé au tourillon d'articulation, caractérisée en ce que la coquille d'articulation ( 3, 4) est agencée, du côté du couvercle, avec une surface plane et parallèle au couvercle sur le côté arrière de la surface d'appui de forme annulaire ( 10) et elle est maintenueen précontrainte dans cette zone par le couvercle d'obturation. 3 Articulation à rotule selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la coquille d'articulation ( 3, 4) comporte du côté du couvercle, entre la surface plane et pa- rallèle au couvercle, qui forme la partie arrière de la sur- face d'appui ( 10), et son enveloppe intérieure à peu près cylindrique dans la condition non soumise à contrainte, une surface annulaire ( 12) inclinée de l'intérieur vers l'extérieur. 4 Articulation à rotule selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la surface d'appui ( 10) et la surface arrière, plane, placée en regard de la surface précitée et parallèle au couvercle, constituent des surfaces de délimitation d'un anneau ayant une section rectangulaire et qui est relié de façon monobloc à la partie sphérique de la coquille d'articulation ( 3,4) en étant cepen- dant Plastiquement flexible. Articulation à rotule selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le méplat ( 9) de la tête sphérique ( 5) est agencé avec un profil plan et parallèle au couvercle pland'obturation ( 6) et l'anneau de section rectangulaire est serré entre les deux parties pré- citées avec déformation élastique dumatériau.