Brevet FR2567218A1 — publié le 19860110

La présente invention a trait à une articulation tournante avec un pivot encastré dans un logement en pouvant pivoter dans plusieurs plans, notamment à une articulation de barre d'accouplement pour les roues directrices d'un véhicule automobile. Des articulations tournantes de cette nature sont utilisées dans les secteurs les plus divers de la technique, comme articulations de barres d'accouplement, par exemple, pour les roues directrices d'un véhicule automobile, où les barres d'accouplement articulées à une ex trémité avec les supports de roues et à l'autre extra'mité en liaison, par l'intermédiaire de leurs articulations, avec le mécanisme de direction (crémaillère par exemple) doivent suivre non seulement les déformations de la suspension, mais également les mouvements de braquage des roues les barres d'accouplement ainsi que les pivots des articu- lations qui leur sont reliés doivent pouvoir ainsi autre déplacés dans des plans très différents. En général, pour de telle. articulations tournantes, on emploie des rotules pour lesquelles un palier sphérique orientable de tous côtés, portant le pivot, est encastré dans un logement de palier présentant une coquille de support sphérique. La courbure de la courbe que parcourt lors des déplacements l'extrémité du pivot et l'extrémité d'une barre qui lui est reliée, en particulier la barre d'accouplement, dépend de la longueur du pivot et de la barre (barre d'accouplement, par exemple). Plus la barre est longue, plus faible est la courbure de la courbe. Or,,il y a des cas où l'on recherche une courbe aussi peu incurvée que possible, par ailleurs on ne dispose pas de l'espace nécessaire à la mise en place de la longue barre nécessaire à cela. De telles exigences contradictoires se présentent fréquemment dans la conception de la direction d'un véhicule automobile. I1 faut alors essayer que la courbe, que doit parcourir l'extrémité de la barre d'accouplement articulée au support-de roue, lors des déformations de la suspension de roue, ne soit pas trop fortement incurvée, parce que sinon, lors de ces déformations, des mouvements involontaires de braquage de la roue, obligatoirement trop prononcés, se manifestent.Comme d'autre part, on ne dispose souvent pas d'un espace suffisant pour la mise en place d'une barre d'accouplement relativement longue, on est contraint d'accepter un compromis entre d'une part la courbe souhaitée la plus rectiligne possible lors de la déformation de la suspension et, d'autre part,la longueur de la barre d'accouplement. Le but de la présente invention est de perfectionner et de réaliser une articulation tournante avec un pivot encastré dans un logement en pouvant pivoter dans plusieurs plans, de telle sorte que l'extrémité libre du pivot et d'une barre de pivot parcoure au moins, dans un plan de rotation, dans un secteur angulaire donné, une courbe de courbure relativement faible, comme cela n'est normalement réalisé qu'avec l'emploi de barres de pivot essentiellement très longues. Ce but est atteint, conformément à l'invention, par le fait que l'extrémité du pivot encastrée dans le logement et le contour de la paroi interne du logement sont réalisés de telle sorte que le pivot, à partir d'une position de base et dans un premier plan de rotation donné, pivote dans une première direction autour d'un premier centre de rotation donné et dans une deuxième direction, opposée à la première, autour d'un deuxième centre de rotation donné situé à distance du premier, et dans un autre plan de rotation perpendiculaire au premier plan de rotation donné, autour d'un axe qui passe au moins par l'un des deux centres de rotation donnés. Des formes de réalisation et perfectionnements avantageux de l'invention consistent à utiliser d'une part, encastrée dans le logement, une tête de pivot formée de deux corps de palier sensiblement sphériques, reliés rigidement, disposés de telle sorte qu'une droite passant par leurs centres forme un angle avec l'axe longitudinal du pivot, tandis que, dans la position de base de celui-ciç les centres constituent deux centres de rotation, d'autre part, un logement dont la cloison interne possède, dans le premier plan de rotation donné, un contour en forme approximative de tulipe, si bien que l'un des deux corps de palier s' appuie directement ou indirectement à la paroi interne de la cloi son, en glissant, quand le pivot pivote dans ce premier plan autour du centre de l'autre corps de palier comme centre de rotation, à utiliser ensuite un logement dont le contour en forme de tulipe présente, en partant du fond du logement, un premier secteur plus fortement incurvé ayant comme centre de courbure le centre de rotation voisin et, comme rayon de courbure, celui du corps de palier sphérique voisin, puis un deuxième secteur plus faiblement incurvé, dont le centre de courbure est constitué par l'autre centre de rotation et dont le rayon de courbure correspond à la somme du rayon de courbure précédent et de la distance qui sépare les deux centres de rotation, à utiliser enfin des corps de palier, s'appuyant à la paroi interne du logement par l'intermédiai- re de corps coulissants en forme de cuvette tels que leur contour extérieur corresponde au contour en forme de tulipe de la cloison interne du logement et leur contour intérieur au contour sphérique des corps de palier, le contour-en forme de tulipe de la cloison interne du logement étant incurvé uniformément depuis le fond du logement et son centre de courbure étant constitué par le centre de rotation qui n'est pas directement voisin. L'invention est explicitée plus en détail ci- dessous grâce à deux exemples de réalisation représentés sur les dessins annexés, sur lesquels, au moyen d'une représenta tion en partie en coupe: la figure 1 montre un premier exemple de réalisation de l'articulation tournante dans une première conception; la figure 2 est une coupe de l'articulation montrée à la figure 1, le long de la ligne 11-11; la figure 3a montre un deuxième exemple de réalisation de 1' articulation tournante dans une conception correspondant à la figure 1; la figure 3b montre la même articulation dans une position décalée par rapport à sa position de base; et la figure 4 représente la trace inoinée de l'extrmité de la barre de pivot obtenue au moyen de 1' articulation de 1' invention, compa- relativement à deux dispositifs classiques différents. Les exemples de réalisation représentés sur les dessins annexés montrent des articulations de barres d'accouplement, à savoir l'partie culation axiale interne d'une direction à créraillère; Ces articulations tournantes se composent de manière habituelle d'un logement 3 et d'un pivot 1 encastré orientable dans plusieurs plans. L'extrémité du pivot pénétrant dans le logement 3 porte deux corps de palier sphériques 2a et 2b reliés rigidement l'un à l'autre, qui sont distants l'un de l'autre et disposés de telle sorte qu'une droite C passant par leurs centres 21a et 21b forme un angle avec l'axe longitudinal D du pivot 1. L'utilisation de deux corps de palier sphériques crée une articulation tournante qui, dans un premier plan de rotation donné qui correspond au plan dessiné sur les figures 1, 3a et 3b, possède deux centres de rotation différents. Partant de sa position de base, représentée sur les figures 1 et 3a, le pivot 1 peut pivoter dans une première direction marquée E, autour d'un premier centre de rotation donné A et dans une deuxième direction F, opposée à la première, autour d'un deuxième centre de rotation donné B, situé à distance du premier centre de rotation donné A. La disposition dans l'espace de ces deux centres de rotation donnés A et B est déterminée par les centres 21a et 21b des corps de palier 2a et 2b du pivot 1 se trouvant dans sa position de base. Sur la figure 1, le pivot 1, pivotant dans la direction E et relié à une barre d'accouplement marquée 11, est représenté en traits discontinus et la barre d'accouplement dans cette position est numérotée 11'- La paroi interne 31 du logement possède, dans la coupe qui se développe dans le premier plan de pivo- tant donné, un contour approximativement tout au moins en forme de tulipe, comme on peut le voir sur les figures 1, 3a et 3b. Ce contour est formé de telle sorte que, suivant le cas, le corps du palier voisin s'appuie en glissant à la paroi interne 31 du logement, lorsque le pivot 1 pivote, dans le premier plan de rotation donné, autour du centre de l'autre corps du palier, comme centre de rotation.On peut voir sur la figure 1 que, par exemple, le corps du palier 21a s'appuie en glissant à la paroi interne 31 du logement située en haut sur le dessin, lorsque le pivot 1 pivote autour du centre de rotation A, qui est formé par le centre 21b de l'autre corps de palier 2b. D'une manière correspondante, le corps de palier 2b s1ap- puierait à la paroi interne du logement située en bas, si le pivot 1 pivotait dans la direction F, autour du centre de rotation B qui est constitué par le centre 21a du corps de palier 2a. Dans l'exemple de réalisation conforme aux figu- res 1 et 2, les corps de palier 2a et 2b s'appuient directement à la cloison interne 31 du logement. Dans le plan du corps représenté, le contour en forme de tulipe de cette cloison présente deux secteurs différemment incurvés, à savoir suivant le cas, partant du fond 32 du logement un premier secteur 31a plus fortement incurvé et, y faisant suite et s'étendant jusqu'à l'ouverture 33 du logement, un deuxième secteur 31b plus faiblement incurvé. Le premier secteur 31a plus fortement incurvé possède ici un rayon de courbure qui correspond au rayon r du corps de palier sphérique qui lui est voisin, tandis que le centre de la courbure est formé par le centre de rotation voisin donné.Le rayon de courbure R du deuxième secteur 31b plus faiblement incurvé correspond à la somme du rayon r et de la distance qui sépare les deux centres de rotation donnés A et B, tandis que le centre de la courbure est formé par l'autre centre de rotation donné, c'est-à-dire celui qui n'est pas directement voisin. Quand l'articulation, comme dans les exemples de réalisation, est construite symétriquement, c'est-à-dire lorsque les deux corps de palier 2a et 2b possèdent les mêmes rayons r, alors le contour de la partie supérieure - sur les dessins - de la paroi interne 31 du logement coricide avec celui de la partie inférieure de la paroi interne du logement. Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures 3a et 3b, les corps de palier 2a et 2b ne s'appuient pas, en glissant, directement à la paroi interne 31 du logement, mais par l'intermédiaire de corps coulissants 4 en forme de cuvette, constitués de préférence d'un matériau à faible adhérence. Ainsi, la pression superficielle entre le logement 3 d'une part et les corps de palier 2a et 2b, d'autre part, est notablement diminuée. S'écartant de l'exemple de réalisation de la figure 1, le contour en forme de tulipe de la paroi interne 31 du logement - dans le plan de coupe - est ici incurvé uniformément depuis le fond 32 du logement jusqu'à son ouverture 33, le centre de courbure correspondant étant constitué par le centre de rotation donné A ou B qui n'est pas directement voisin.Les corps coulissants 4 en forme de cuvette possèdent de leur cté un contour extérieur qui correspond au contour en forme de tulipe de la paroi interne 31 du logement et un contour intérieur qui correspond au contour sphérique des corps de palier 2a et 2b. Quand le pivot 1 - tel qu'il est représenté sur la figure 3b - pivote dans la direction E, alors il pivote, comme sur la figure 1, autour du premier centre de rotation donné A, tandis que le corps de palier 2b tourne dans la cuvette de palier sphérique du corps coulissant 4 qui lui correspond et se maintient dans sa position spatiale. L'autre corps de palier pivote en meme temps que le corps coulissant qui lui correspond. Sur la figure 3b, sont numérotés 2a le corps de palier pivotant, 21a' son centre et 4' le corps de palier qui lui correspond. Quand le pivot 1 est déplacé perpendiculairement au premier plan de rotation donné, plan indiqué sur les figures 1, 3a et 3b, alors il pivote autour d2un axe qui passe par les centres 21a et 21b des deux corps de palier sphériques. Selon la position dans le premier plan de ro- tation donné 9 partir de laquelle sBeffectue ce déplacement perpendiculaire, il s'agit par exemple d'un axe de rota tion C ou C' (figure 1), qui selon $&commat; le caspasse par au moins l'un des deux centres de rotation donnés, soit le premier A, soit le deuxième B.Dans la représentation en coupe de la figure 2, le pivot 1 déplacé de sa position de base perpen- diculairement au premier plan de rotation donné est repré- senté en traits discontinus avec deux e; Leaxe de rotation passe ici par les centres de rotation A et B donnés Dans l'emploi de l'articulation tournante comme articulation de barre d'accouplement pour les roues direc- trices d'un véhicule automobile, le montage est tel que le premier plan de rotation donné est approximativement du moins vertical. Les directions de déplacement marquées E et F sur les figures 1 et 3a correspondent alors à une déformation de la suspension vers le bas ou vers le haut. En conséquence, un déplacement du pivot correspond sur la figure 2 à une déviation de la barre d'accouplement du véhicule automobile vers l'avant ou vers l'arrière Sur la figure 4, sont représentées comparativement trois courbes différentes G, H et I qui sont parcourues, lors de la déformation de la suspension d'une roue, par l'articulation côté roue d'une barre d'accouplement 11. La courbe G, en trait plein, correspond à une barre d1ac- couplement 11 de longueur LS dont l'articlllation axiale interne, correspondant à l'invention, possède deux centres de rotation A, B. La courbe H, en pointillé, correspond à une barre d'accouplement classique de même longueur, dont la position interne d'articulation, articulation sphérique, est représentée par la lettre K. Cette courbe H, en dépit d'une barre d'accouplement aussi longue, est notablement plus fortement incurvée dans le plan de rotation considéré que la courbe G, ce qui pourrait amener des mouvements indésirables très importants de braquage des roues lors de déformations de la suspension. La troisième courbe I, en traits discontinus, correspond à une barre d'accouplement de longueur LP, c'est-à-dire à une barre d'accouplement sensiblement plus longue. Une comparaison des courbes G et I montre que, dans le secteur angulaire considéré, les deux courbes, en dépit de la longueur très différente de leurs barres d'accouplement, coincident presque. Avec l'articulation tournante conforme à l'invention, il est de ce fait possible de réaliser les barres d'accouplement d'un véhicule automobile plus courtes qu'elles ne le sont hatituellement. Dans de nombreux cas, l'utilisation de l'articulation tournante conforme à l'invention permettra seule l'emploi -d'une direction à crémaillère, dans laquelle les barres d'accouplement agissent non pas au centre, mais à l'extrémité. REVENDICATIONS 1. Articulation tournante avec un pivot encastré dans un logement en pouvant pivoter dans plusieurs plans, en particulier articulation de barre d'accouplement pour les roues directrices d'un véhicule automobile, caractérisée par le fait que l'extrémité du pivot en castrée dans le logement (3), d'une part et, d'autre part, le contour de la paroi interne (31) du logement sont réalisés de telle sorte que le pivot (1) pivote a) à partir d'une position de base et dans un premier plan de rotation donné, dans une première direction (E) autour d'un premier centre de rotation donné (A) et dans une deuxième direction (F), opposée à la première, autour d'un deuxième centre de rotation donné (B) situé à distance du premier (A) et b) dans un autre plan de rotation perpendiculaire au premier plan de rotation donné, suivant le cas, au tour d'un axe (C, .C D # qui passe au moins par l'un des deux centres de rotation donnés (A, B) 2. Articulation tournante selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'extrémité du pivot (1) encastrée dans le logement (3) porte deux corps de pa lier (2a, 2b) sensiblement sphériques reliés rigidement l'un à l'autre, qui sont distants l'un de l'autre et disposds de telle sorte qu'une droite (C) passant par leur centre (21a, 2lob) forme un an gle avec l'axe longitudinal (D) du pivot (1), tandis que dans la posi tion de base du pivot (1), les centres (21a, 21b) constituent les premier et deuxième centres de rotation (A, B) donnés. 3. Articulation tournante selon la revendication 2, carac térisée par le fait que la cloison intérieure (31)du logement possède, dans la coupe qui se développe dans le premier plan de rotation donné, un contour, approximati vement du moins, en forme de tulipe de telle sorte que, suivant le cas, l'un des corps de palier (2a par exemple) s'appuie, en glissant, directement ou indirectement à la paroi interne de la cloison (31) quand le pivot (1) pivote dans le premier plan de rotation donné autour du centre (21b par exemple) de l'autre corps de palier (2b par exemple) comme centre de rotation (A par exemple). 4. Articulation tournante selon la revendication 3, caractérisée parle fait que les corps de palier (2a, 2b) s'appuient, en glissant, directement sur la paroi interne (31) du logement, dont le contour en forme de tulipe pré sente, selon le cas, un premier secteur (31a) plus forte ment incurvé, partant du fond (32) du logement, dont le centre de courbure est constitué par le centre de ro tation voisin (B, par exemple) donné et, y faisant suite et s'étendant jusqu'à l'ouverture (33) du logement, un deuxième secteur (31b) plus faiblement incurvé dont le centre de courbure est constitué par l'autre centre de rotation (A, par exemple) donné et par le fait que, selon le cas, le rayon de courbure du premier secteur incurvé (31a, par exemple) correspond au rayon (r) du corps de palier sphérique voisin (2a, par exemple) et le rayon de courbure (R) du deuxième secteur incurvé (31b, par exemple) correspond à la somme de ce rayon (r) et de la distance qui sépare les deux centres de rotation donnés (A, B). 5. Articulation tournante selon la revendication 3, caractérisée par le fait que les corps de palier (2a, 2b) s'appuient à la cloison interne (31) du logement par l'intermédiaire de corps coulissants (4) en forme de cuvette, dont le contour extérieur correspond au contour en forme de tulipe de la cloison interne (31) du logement et dont le contour intérieur correspond au contour sphé rique des corps de palier (2a, 2b), et par le fait que le contour en forme de tulipe de la cloison interne (31) du logement est incurvé uniformdment depuis le fond (32) du logement jusqu'd son ouverture (33) et que le centre de courbure correspondant est constitué par le centre de rotation (A ou B) donné qui n'est pas directement voisin.