Brevet FR2640710A1 — publié le 19900622

Articulation élastique à rigidités radiales différenciées La présente invention concerne une articulation élastique du type comportant un bloc de matériau élasti- 5 que adhérisé entre deux armatures tubulaires coaxiales au repos, pouvant être amenées à pivoter l'une par rap- port à l'autre autour de leur axe, ledit bloc de maté- riau élastique étant alors soumis à un cisaillement en torsion. Dans certaines applications, comme par exemple 10 dans l'industrie automobile, il est parfois nécessaire que le bloc de matériau élastique présente en outre des rigidités en compression inégales selon au moins deux directions radiales différentes, par exemple dans des directions qui peuvent être à la fois perpendiculaires à 15 l'axe des armatures et perpendiculaires entre elles. Pour ce faire, on prévoit que ce bloc subit selon sa pé- riphérie des variations de section. Ces variations de section sont brusques, étant produites par des alvéoles répartis à la périphérie du bloc et qui peuvent le tra- 20 verser de part en part, ce bloc ayant, dans les zones séparant ces alvéoles, une épaisseur (mesurée dans la direction de l'axe) constante. Le passage entre les sec- tions normales du bloc et les sections réduites est donc on ne peut plus brutal. 25 Cette solution de continuité a pour conséquence une mauvaise répartition des contraintes de cisaillement en torsion dans le bloc de matériau élastique, et par suite une diminution de l'endurance des pièces. Un des buts de l'invention est de remédier à cet 30 inconvénient de la technique antérieure, et à cet effet, une articulation élastique du type mentionné au début sera, conformément à la présente invention, essentielle- ment caractérisée en ce que lesdites variations de sec- tion sont progressives, se traduisant ainsi par une 35 épaisseur de matériau élastique -- mesurée dans des directions parallèles audit axe -- progressivement 2640710 2 variable entre des crêtes et des creux, sans solution de continuité. Dans certains cas, une telle articulation peut ainsi se caractériser par des profils ondulatoires de la 5 fibre moyenne développée du bloc de matériau élastique, ces profils étant symétriques l'un de l'autre par rap- port au plan transversal médian de l'articulation. L'articulation peut aussi se caractériser par une complémentarité de formes exacte entre les parties 10 en relief et les parties en creux du matériau élastique, mais cela n'est bien entendu pas obligatoire. Il peut se faire en effet, à titre d'exemple, que les plages angu- laires dans lesquelles la résistance à la compression du bloc en direction radiale devra être importante soient 15 plus grandes que les plages angulaires dans lesquelles cette résistance à la compression devra être réduite. Dans un tel cas, bien entendu, il n'y aura pas complé- mentarité exacte des formes, car les parties pleines du bloc devront avoir une longueur développée plus impor- 20 tante que celle des parties en creux. Un autre problème posé par- ces articulations élastiques réside dans le fait qu'étant soumises à la corrosion, il est souvent impossible de démonter le bou- lon qui ordinairement traverse l'armature intérieure 25 pour assurer la fixation de l'ensemble entre les ailes d'une chape de support. Il convient donc de prévoir une protection de l'intérieur de l'armature vis-à-vis de la corrosion autre qu'une protection par revêtement élec- trolytique,qui serait problématique sur un tube long et 30 de petit diamètre. D'autre part, les constructeurs prévoient sou- vent, dans ces ailes, des trous de diamètre sensiblement supérieur au diamètre intérieur de l'armature intérieure de l'articulation, ceci pour rendre le montage du boulon 35 plus facile, d'o résulte une réduction de la surface d'appui des extrémités de cette armature intérieure sur 2640710 3 les ailes de la chape, et par suite un risque d'écrase- ment de ces extrémités lors du serrage. Il convient donc d'augmenter autant que possible la surface d'appui des extrémités de l'armature inté- 5 rieure sur les ailes de la chape. Pour ce faire, il faut éviter d'augmenter l'épaisseur de cette armature, pour ne pas augmenter son prix de revient par accroissement du poids de matière. Conformément à une autre disposition de l'inven- 10 tion, ces deux problèmes -- à savoir celui de la corro- sion et celui du risque d'écrasement -- sont résolus par le fait que l'alésage de l'armature intérieure porte un revêtement de matériau élastique anticorrosion d'épais- seur suffisante pour reporter le diamètre intérieur de 15 ladite armature au-delà du diamètre des trous de la cha- pe de support entre les ailes de laquelle l'articulation doit être fixée, au moyen d'un boulon ou analogue tra- versant lesdits trous ainsi que ladite armature intérieure. 20 D'autres dispositions particulières de l'inven- tion visent à réduire le prix de revient de telles arti- culations. Actuellement, les armatures tubulaires sont constituées à partir de tubes roulés, soudés et rééti- 25 rés, ce qui est relativement coûteux. Afin de parvenir à des prix de revient plus ré- duits, et selon une disposition encore conforme à la présente invention, on réalisera lesdites armatures tu- bulaires en tôle roulée. 30 De préférence, l'armature intérieure est fermée avant moulage du bloc de matériau élastique, tandis que l'armature extérieure est fermée après moulage, au mo- ment du montage, pour compenser le retrait de moulage et même soumettre ledit bloc de matériau élastique à une 35 précontrainte. Avant roulage, il sera également avantageux de 2640710 4 prévoir dans ladite armature intérieure des trous per- mettant une communication, lors du moulage, entre le matériau élastique dudit bloc et l'alésage de ladite armature tubulaire intérieure, pour la formation dudit 5 revêtement. Un mode d'exécution de l'invention va maintenant être décrit à titre d'exemple nullement limitatif, avec référence aux figures du dessin annexé dans lequel : - la figure 1 est une vue selon les deux demi- 10 plans de coupe axiale, perpendiculaires l'un à l'autre, I-O et 0-I de la figure 2 ; - la figure 2 est une vue en coupe transversale selon la ligne II-II de la figure 1 ; la figure 3 est une vue en coupe transversale 15 semblable à celle de la figure 2 mais avant fermeture de l'armature tubulaire extérieure, et avant montage dans l'alésage du support ; et - la figure 4 est une vue en coupe développée selon la fibre moyenne du bloc de matériau élastique 20 (selon diamètre 01). Sur les différentes figures-,-les références 1 et 2 désignent respectivement les armatures tubulaires ex- térieure et intérieure, lesquelles, comme indiqué plus haut, sont réalisées en tôle roulée. 25 Le bloc de matériau élastique adhérisé entre ces deux armatures est référencé 3 ; il peut s'agir d'élas- tomère. Le moulage de l'élastomère 3 s'effectue dans la configuration de la figure 3, l'armature intérieure 2 30 étant roulée et fermée et l'armature extérieure 1 roulée et encore ouverte (l'angle d'ouverture a a été exagéré, pour la compréhension). Ainsi, lors du montage à force de l'ensemble dans l'alésage de la pièce de support 4 de l'armature extérieure (figure 1), cette dernière est- 35 elle fermée, jusqu'à jonction de ses extrémités, comme visible sur la figure 2. Cela compense par ailleurs le 2640710 5 retrait de moulage de l'élastomère 3, et même le soumet à une précontrainte. Il est à noter que la partie ouverte " permet en outre un repérage angulaire commode de l'articulation 5 lors du montage, dès lors que les noyaux de moulage sont toujours positionnés de la même manière par rapport à cette partie ouverte. Dans le cas de la figure 3, par exemple, on saura que cette partie ouverte est dans la direction de la plus faible rigidité radiale en compres- 10 sion. Cela évite, très simplement, d'avoir à utiliser les moyens d'indexation angulaire habituels. Au moulage, et comme indiqué plus haut, l'élas- tomère constitue le bloc élastique 3 et en même temps s'écoule par des trous 5 que comporte l'armature intérieure 2, pour constituer un revêtement anticorrosion 6 à l'intérieur de cette armature. Le diamètre intérieur 04 de ce revêtement 6 doit bien entendu être légèrement supérieur au diamètre du boulon grâce auquel l'articula- tion est montée entre les ailes d'une chape de montage 20 8, ces ailes étant percées à cet effet de trous alignés 9. Grâce au revêtement anticorrosion-6, on voit que l'on fait en sorte que le diamètre intérieur 03 de l'armature intérieure 2 soit légèrement supérieur au diamètre 05 des trous 9 de la chape, le diamètre 04 du passage 7 25 prévu pour le boulon (non représenté) restant toutefois légèrement inférieur à ce diamètre 05. Ainsi, et sans augmenter l'épaisseur du tube intérieur, on fait en sorte que la totalité de la surface des extrémités de l'armature intérieure 2 serve à son appui entre les 30 ailes de la chape 8, ce qui réduit le risque d'écrase- ment lors du serrage du boulon. Quant à la forme du bloc d'élastomère 3, les différentes figures la définissent clairement. On voit qu'a chaque extrémité le bloc 3 présente deux gorges 10 35 en V, qui vont en se rétrécissant vers leur fond. Les profils de ces fonds, référencés 11, ont la forme 2640710 6 ondulée qui est visible sur la figure 4. Ces profils sont en principe symétriques l'un de l'autre par rapport au plan transversal médian M de l'articulation. Dans l'exemple représenté, il y a à chaque extrémité du bloc 5 d'élastomère 3 deux crêtes diamétralement opposées i2 et deux creux diamétralement opposés 13, décalés de 90 par rapport aux crêtes. On obtient ainsi des sections d'élastomère S dans l'axe desquelles la rigidité radiale en compression peut être notablement plus élevée (de 10 l'ordre de 4 fois plus) que celle dans l'axe des sections S'. Sur la figure 4, les sections S et S' sont éga- les et de formes complémentaires, mais ceci n'est évi- demment pas une obligation. Des rapports de rigidités 15 différents pourraient être obtenus par exemple en aug- mentant les sections pleines S et en diminuant les sec- tions creuses S'. La ligne en tirets 14 montre quel pourrait être alors le profil du fond des gorges 10. En revenant & la figure 1, on voit qu'au niveau 20 des crêtes 12 le bloc d'élastomère 3 se raccorde douce- ment, sans solution de continuité--de la section, d'un côté à l'armature intérieure 2, de l'autre côté à l'ar- mature extérieure 1, par l'intermédiaire de bords amin- cis. 25 Cette transition progressive s'effectue gràce au rayon de courbure maximal R du fond 11 des gorges 10 à ce niveau. Ce rayon de courbure du fond des gorges 10 va en diminuant progressivement, jusqu'au rayon minimal r, au niveau du fond 13 des creux S'. 2640710 7 REVENDICATIONS 1. Articulation élastique à rigidités radiales différenciées, du type comportant un bloc de matériau élastique (3) adhérisé entre deux armatures tubulaires 5 (1,2) coaxiales au repos, pouvant être amenées à pivoter l'une par rapport à l'autre autour de leur axe, ledit bloc de matériau élastique (3) étant alors soumis à un cisaillement en torsion, ce bloc subissant par ailleurs, selon sa périphérie, des variations de section de sorte 10 à présenter des rigidités en compression inégales selon au moins deux directions radiales différentes, caracté- risée en ce que lesdites variations de section sont pro- gressives, se traduisant ainsi par une épaisseur de ma- tériau élastique (3) -- mesurée dans des directions pa15 rallèles audit axe -- progressivement variable entre des crêtes (12) et des creux (13), sans solution de conti- nuité. 2. Articulation selon la revendication 1, carac- térisée par des profils ondulatoires (11) de la fibre 20 moyenne développée du bloc de matériau élastique (3), ces profils étant symétriques l'un---de l'autre par rapport au plan transversal médian (M) de l'articulation. 3. Articulation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que, pour éviter les ruptures brus- 25 ques de section, le bloc de matériau élastique (3) com- porte en bout, à chaque extrémité, pour sa liaison d'une part à l'armature intérieure (2), d'autre part à l'arma- ture extérieure (1), une gorge périphérique à bords amincis (10) dont le fond (11) a un rayon de courbure, 30 en section, qui va progressivement d'un maximum (R), au niveau desdites crêtes (12) du matériau élastique, à un minimum (r), au niveau de ses creux (13). 4. Articulation selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'alésage de 35 l'armature intérieure (2) porte un revêtement de maté- riau élastique anticorrosion (6) d'épaisseur suffisante 2640710 8 pour reporter le diamètre intérieur de ladite armature (2) au-delà du diamètre des trous (9) d'une chape de support (8) entre les ailes de laquelle l'articulation doit être fixée, au moyen d'un boulon ou analogue tra- 5 versant lesdits trous (9) ainsi que ladite armature in- térieure (2). 5. Articulation selon l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisée en ce que lesdi- tes armatures (1,2) sont réalisées en tôle roulée. 10 6. Articulation selon la revendication 5, carac- térisée en ce que l'armature intérieure (2) est fermée avant moulage du bloc de matériau élastique (3), tandis que l'armature extérieure (1) est fermée après moulage, au moment du montage, pour compenser le retrait de mou- 15 lage et soumettre ledit bloc de matériau élastique (3) à une précontrainte. 7. Articulation selon la revendication 4, carac- térisée en ce que ladite armature intérieure (2) compor- te des trous (5) permettant une communication, lors du 20 moulage, entre le matériau élastique dudit bloc (3) et l'alésage de ladite armature tubulaire intérieure (2), pour la formation dudit revêtement (6).