Brevet FR2560945A1 — publié le 19850913

La présente invention concerne des joints ou paliers flexibles du type couramment appelé des joints à rotules et comprenant un élément intérieur rigide de profil sphérique et un élément extérieur rigide qui s'étend autour de l'élément intérieur rigide et qui est maintenu espacé de celuici par un ou plusieurs composants en matière élastomère élastique. Habituellement, mais non nécessairement, la matière élastomère est liée à la matière métallique des éléments rigides intérieur et extérieur et, lors du montage dans un carter extérieur, elle est soumise à une compression entre lesdits éléments rigides de manière que l'orientation relative nécessaire des éléments rigides et de la matière élastique soit maintenue pendant.l'utilisation du joint ou palier. Bien que la conception classique d'un palier ou joint à rotule permette d'obtenir un fonctionnement satisfaisant en service, la fabrication et l'assemblage sont coûteux. Ainsi par exemple la fabrication d'un élément intérieur rigide en métal ayant la forme d'une sphèremassive est coûteuse et longue, même si on utilise des machines- outils à commande numérique. En ce qui concerne l'élément métallique extérieur, on rencontre une difficulté analogue de fabrication pour réaliser un composant annulaire compor- tant une surface profilée de manière à épouser la forme de la surface partiellement sphérique de la matière élasto- mère. La présente invention a pour but de créer une structure d'un palier ou joint à rotule qui soit d'une fabrication plus facile et moins coûteuse. Conformément à la présente invention, il est prévu un palier ou joint flexible comprenant une couche de matière élastomère qui entoure un élément intérieur rigide de forme partiellement sphérique, et un élément extérieur rigide segmentaire qui entoure-ladite couche de matière élastomère, ledit élément extérieur rigide étant formé d'au moins deux segments composites comprenant chacun un organe extérieur de forme sensiblement partiellement cylindrique et constitué d'une matière sensiblement rigide ainsi qu'un organe intérieur constitué d'une couche d'une matière moulée sensiblement non élastique et placée entre des butées extrêmes associées audit organe extérieur, une surface dudit organe intérieur en matière moulée étant fixée sur l'organe extérieur et l'autre surface ayant une forme partiellement sphérique qui épouse la forme de la surface extérieure de la couche en matière élastomère élastique, les segments de l'élément extérieur rigide étant circonfé- rentiellement espacés quand la matière élastomère se trouve dans sa condition non soumise à contrainte, et la couche de matière élastomère comportant des parties en forme de rainures qui sont alignées chacune avec un intervalle respectif entre des segments successifs de l'élément exté- rieur rigide. De préférence, l'organe extérieur de chaque segment composite comprend des parties profilées qui s'éten- dent sur les faces extrêmes de la matière moulée placées entre lesdits bords s'étendant longitudinalement de façon à servir de butées extrêmes pour assurer un positionnement axial de la matière moulée par rapport à l'organe extérieur. Les parties profilées en forme de rainures peuvent être constituées par des rainures ménagées dans une surface extérieure d'une couche, par exemple une couche de forme partiellement sphérique, de matière élastomère, ou bien elles peuvent être définies par des intervalles entre segments successifs de matière élastomère élastique ayant chacun une forme particulière. De préférence les segments composites partiel- lement cylindriques comprennent chacun des bords qui s'étendent entre des butées extrêmes dans une direction sensi- blement parallèle à l'axe longitudinal de la surface cylin- drique qui est définie par les surfaces extérieures des segments composites assemblés, et de préférence ce sont lesdits bords adjacents de segments composites successifs qui sont légèrement espacés dans une direction circonféren- tielle au moins lorsque la matière élastomère élastique se trouve dans une condition non soumise à contrainte. L'espacement entre les segments de l'élément extérieur rigide permet à la matière-élastomère d'être soumise à une compression en poussant lesdits bords adjacents l'un vers l'autre afin de réduire le diamètre extérieur de l'ensemble, qui peut alors être placé dans un carter extérieur rigide comportant un trou d'un diamè-tre semblable à celui de l'ensemble comprimé, de telle sorte que ladite compression de la matière élastomère élastique soit maintenue. En outre les parties profilées en forme de rainures, alignées avec les bords espacés des segments composites successifs, facilitent la compression de la matière élastomère élastique sans que ladite matière ait. tendance à fluer dans les intervalles existant entre les segments extérieurs et à risquer ainsi de les endommager. L'élément intérieur rigide comprend de préfé- rence un élément de profil cylindrique,tel qu'un tube ou - une barre, sur une surface extérieure duquel sont fixés un ou plusieurs organes qui définissent ladite surface partiel- lement sphérique de l'élément intérieur rgide. La surface partiellement sphérique peut être définie par un anneau massif de matière comportant un trou cylindrique d'un diamètre correspondant au diamètre extérieur du tube ou barre sur lequel il est fixé, et une surface extérieure qui a la forme partiellement sphérique nécessaire. L'anneau peut être fixé sur le tube ou barre par soudage, par brasage, par adhésifs ou par d'autres moyens sélectionnés en relation avec les matières utilisées et qui peuvent comprendre des matières métalliques, des matières plastiques et des matières composites telles que des matières plastiques renforcées par des fibres. La surface partiellement sphérique de l'élément intérieur rigide peut alternativement être définie par une structure en forme de coquille, par exemple en métal embouti, disposée autour du tube ou barre. La structure analogue à une coquille peut avoir une forme annulaire ou segmentaire, ou bien elle peut être formée à partir d'une bande de matière incurvée transversalement et qui est enroulée autour du tube ou barre, des extrémités de la bande étant fixées ensemble pour maintenir la bande dans la forme annulaire nécessaire. 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 vue latérale, dont la moitié inférieure est une vue en coupe longitudinale, d'un palier flexible conforme à un premier mode de réalisation de la présente invention; la figure 2 est une vue en bout du palier de la figure 1, avec une demi-coupe faite suivant la ligne 2-2 de la figure 1; la figure 3 est une vue en bout du palier des figures 1 et 2, lorsqu'il est comprimé radialement; la figure 4 est une vue latérale, dont la moitié de gauche est une coupe longitudinale, d'un autre palier flexible conforme à la présente invention; la figure 5 est une vue en bout du palier de la figure 4, en demi-coupe faite suivant la ligne 5-5 de la figure 4, et la figure 6 est une vue en bout du palier des figures 4 et , lorsqu'il est comprimé radialement. Dans un premier mode de réalisation de l'invention, un palier flexible comprend un ensemble rigide intérieur 10, un ensemble rigide extérieur 11 et, entre lesdits ensembles rigides intérieur et extérieur, une couche 12 d'une matière élastomère élastique telle que du caoutchouc naturel. L'ensemble intérieur rigide 10 comprend un tube métallique 13 au travers duquel peuvent être disposés par exemple des boulons servant à faciliter la fixation de l'ensemble 10 sur l'un de deux composants ( non représen- té) à relier entre eux par le palier. Autour du tube 13, il est prévu un anneau 14 de section massive qui est constitué d'une matière plastique renforcée par des fibres, ledit anneau comportant un trou de forme cylindrique dont le diamètre correspond au diamètre extérieur du tube 13 et qui a une surface extérieure de forme partiellement sphéri- que. L'anneau 14 est fixé sur le tube 13 au moyen d'un adhésif. La couche 12 de caoutchouc naturel est fixée par adhésif sur la surface extérieure partiellement sphéri- que de l'anneau 14. Ladite couche 12 a une épaisseur sensiblement uniforme et elle comporte par conséquent une surface extérieure également d'un profil partiellement sphérique, sur laquelle l'ensemble extérieur rigide 11 est fixé par adhésif. L'ensemble extérieur rigide 11 comprend trois segments semblables 15 qui ont chacun une structure compo- site en deux parties. Chaque segment a dans l'ensemble une forme partiellement cylindrique et il comporte deux bords qui s'étendent dans la direction longitudinale du paliers c'est-à-dire dans une direction parallèle au plan de la vue en coupe de la figure 1. Les segments 15 comprennent chacun un organe intérieur 16 en matière plastique moulée de façon à comporter une surface intérieure de forme partiellement sphérique destinée à être collée sur la couche de caoutchouc 12, et une surface extérieure de forme partiellement cylin- drique. Un organe extérieur 17 en métal embouti comporte une partie centrale de forme partiellement cylindrique qui s'étend sur la surface de forme partiellement cylindrique de l'organe intérieur 16 en matière plastique et deux collerettes extrêmes 18 qui s'étendent sur des surfaces extrêmes de l'organe 16. Les organes intérieur et extérieur 16, 17 peuvent être fixés ensemble par un adhésif, par un verrouillage mécanique ou par un emmanchement avec friction de l'élément intérieur entre les collerettes extrêmes de l'organe extérieur. Les dimensions des segments 15 sont sélectionnées de façon que, lorsqu'ils sont assemblés autour de la couche de caoutchouc 12, qui se trouve alors dans une condition non soumise à contrainte, il existe entre des bords longitudinaux adjacents de segments successifs un petit intervalle qui sous-tend typiquement un angle de l'ordre de 2 à 50 par rapport à l'axe longitudinal du palier. La couche de caoutchouc 12 est pourvue de trois rainures 19 s'étendant longitudinalement et qui sont alignées avec les intervalles respectifs existant entre les segments 15, les rainures s'étendant au moins sur la moitié, et de préférence sur les trois quarts de l'épais- seur de la couche de caoutchouc. Lesdites rainures 19 peuvent être formées par découpage de la couche de caoutchouc après la mise en place de l'ensemble rigide extérieur Il autour de la couche de caoutchouc 12, ou bien elles peuvent être préformées dans la couche de caoutchouc, auquel cas on doit veiller à positionner les segments 15 de l'ensemble exté- rieur de telle sorte que les intervalles existant entre eux soient alignés avec les rainures. Dans une autre construc- tion, la couche de caoutchouc 12 est formée de trois segments qui, lorsqu'ils sont fixés sur l'ensemble intérieur rigide, sont circonférentiellement espacés l'un de l'autre de façon à définir trois rainures dans la couche de caoutchouc. L'ensemble de palier résultant qui est constitué par les ensembles intérieur et extérieur rigides , 11 et la couche de caoutchouc 12 est destiné à être utilisé dans une condition ou le caoutchouc est soumis à une compression résiduelle. Ce résultat est obtenu en - montant l'ensemble de palier dans un carter ( non représenté) comportant un trou cylindrique d'un diamètre correspondant au diamètre extérieur de l'ensemble de palier lorsqu'il est soumis à une compression radiale de façon à amener les bords adjacents des segments successifs en contact l'un avec l'autre. Grace aux rainures 19 ménagées dans la couche de caoutchouc, le caoutchouc n'a pas tendance à fluer radiale- ment vers l'extérieur entre les organes extérieurs 17 et il est par conséquent possible de comprimer la structure de telle sorte que les organes extérieurs 17 entrent en contact l'un avec l'autre. Dans un second mode de réalisation de l'inven- tion, qui va être décrit en référence aux figures 4 à 6, un palier flexible comprend une couche de caoutchouc 12 et un ensemble extérieur sensiblement semblables aux parties correspondantes décrites en référence au premier mode de réalisation, mais l'ensemble intérieur rigide est d'une construction différente. Dans le second mode de réalisation de l'invention, le palier flexible comprend un ensemble intérieur rigide 20 ayant une structure en deux parties constituée par une barre massive 21 et une coquille métallique extérieure 22 fixée sur une surface extérieure de la barre. La barre 21 a une section droite de profil circulaire et elle est pourvue à chaque extrémité d'une partie 23 en forme de languette au travers de laquelle est ménagé un trou 24, les trous des deux parties extrêmes facilitant la fixation de l'ensemble de palier sur un des deux composants à relier ensemble par le palier. La coquille extérieure 22 est formée à partir d'une petite longueur d'un tube de section initiale circu- laire, qui est déformé par compression axiale de façon à lui donner une surface extérieure de forme partiellement sphérique. La coquille extérieure 22 est fixée sur la barre massive 21 par soudage. Une couche de caoutchouc 12 et un ensemble extérieur rigide sont ensuite mis en place autour de ladite coquille 22 d'une manière analogue à ce qui a été décrit pour le premier mode de réalisation de l'invention. REVENDICATIONS 1. Palier ou joint flexible comprenant une couche de matière élastomère (12) qui entoure un élément intérieur rigide (10) de forme partiellement sphérique, et un élément extérieur rigide (11) qui entoure ladite couche de matière élastomère, caractérisé en ce que ledit élément extérieur rigide (11) est formé d'au moins deux segments composites (15) comprenant chacun un organe extérieur (17) de forme sensiblement partiellement cylindrique et consti- tué d'une matière sensiblement rigide, et un organe inté- rieur (16) constitué d'une couche de matière moulée sensi- blement non élastique et placée entre des moyens de butée extrême (18) associés audit organe extérieur, une surface dudit organe intérieur (16) en matière moulée étant fixée sur l'organe extérieur (17) et l'autre surface ayant une forme partiellement sphérique qui correspond à celle de la surface extérieure de la couche en matière élastomère élastique (12), les segments (15) de l'élément extérieur rigide étant circonférentiellement espacés quand la matière élastomère se trouve dans une condition non soumise à contrainte, et la couche de matière élastomère comportant des parties en forme de rainures (19) qui sont chacune alignées avec un intervalle respectif entre des segments successifs de l'élément extérieur rigide. 2. Palier ou joint flexible selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de butée extrême d'un segment (15) comprennent chacun une partie profilée (18) qui s'étend sur une face extrême de la matière moulée de l'organe intérieur associé (16) du segment. 3. Palier ou joint flexible selon la revendica- tion 2, caractérisé en ce que les moyens de butée extrême d'un segment comprennent deux collerettes extrêmes (16) formant une seule et même pièce avec l'organe extérieur (17) du segment et agencées de manière à s'étendre sur les extrémités de l'organe intérieur du segment. 4. Palier ou joint flexible selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les parties en forme de rainures de la couche de matière élastomère sont constituées par des rainures (19) formées dans une surface extérieure de la couche de matière élastomère. 5. Palier ou joint flexible selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les parties en forme de rainures sont constituées par des intervalles existant entre des segments successifs de matière élastomère élastique et ayant chacun une forme partiellement sphérique. 6. Palier ou joint flexible selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque organe extérieur (17) de forme partiellement cylindrique comprend deux bords longitudinaux parallèles qui s'étendent parallèlement à l'axe longitudinal de la surface cylindri- que définie par la surface extérieure des organes extérieurs des segments composites assemblés. 7. Palier ou joint flexible selon une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément intérieur rigide (10) comprend un élément (13) de forme cylindrique sur une surface extérieure duquel sont fixés un ou plusieurs organes (14) qui définissent ladite surface partiellement sphérique de l'élément intérieur rigide. 8. Palier ou joint flexible selon une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les organes intérieur et extérieur (16{ 17) d'un segment de l'élément extérieur rigide sont liés ou autrement fixés ensemble.