Brevet FR2683772A1 — publié le 19930521

Articulation à rotule élastique Pour trianqle de suspension avant de véhicule. La présente invention concerne une articulation à rotule élastique pour triangle de suspension avant de véhicule. Il pourra s'agir en particulier d'une articulation relativement rigide reliant le triangle inférieur de la suspension au berceau ou faux-châssis avant et servant de pivot pour le triangle, l'autre articulation du triangle présentant une plus grande souplesse transversale pour le filtrage des vibrations de roulement. Pour qu'une telle articulation à rotule élastique puisse être montée commodément par un robot, il est prévu qu une fois en place sur le véhicule son axe de pivotement tubulaire soit vertical. Par ailleurs, on sait qu'une telle articulation devra présenter une forte rigidité radiale, c'est-à-dire dans un plan perpendiculaire à cet axe, tout en autorisant de forts débattements coniques, ctest-à-dire de fortes oscillations de l'axe précité dans toutes les directions autour du centre de la rotule. Une telle articulation comporte donc généralement une bague rigide cylindrique et coaxiale à l'axe tubulaire précité, une masse de matériau élastique étant adhérisée entre cet axe et ladite bague pour autoriser ces oscillations coniques de l'axe et offrir la résistance voulue aux efforts radiaux s'exerçant entre la bague et l'axe. Dans certaines articulations à rotule élastique actuellement connues, l'effet de rotule est obtenu par la création d'un renflement sphérique sur l'axe mentionné plus haut. Cependant, un tel renflement ne peut pratiquement être obtenu que par repoussage du tube, qui est métallique, ou par décolletage, ce qui conduit à un prix de revient trop élevé. Une telle rotule élastique connue a été représentée en coupe axiale sur la moitié gauche de la figure 1 du dessin ci-annexé, et en coupe transversale et médiane sur la moitié gauche de la figure 2. La moitié droite de ces deux figures, qui concerne l'invention, sera évoquée à titre comparatif plus bas. Sur les moitiés de gauche, A désigne l'axe tubulaire vertical, S son renflement sphérique, B la bague cylindrique coaxiale à l'axe A, et C la masse de matériau élastique adhérisée entre l'axe et la bague. Le but de la présente invention est de remédier à cet inconvénient de la technique antérieure par une conception nouvelle qui, toutefois, bien entendu, permette à l'articulation de se comporter encore comme une rotule élastique et de présenter, comme souhaité, la grande rigidité radiale mentionnée au début. A cet effet, une articulation à rotule élastique pour triangle de suspension avant de véhicule est, conformément à l'invention, essentiellement caractérisée en ce que ladite bague comporte intérieurement un renflement torique, ladite masse de matériau élastique présentant ainsi en son milieu une épaisseur réduite, allant en augmentant vers ses deux extrémités, en suivant le profil torique de la section transversale de ladite bague. Autrement dit, la partie à surface de révolution de l'articulation n'est plus formée extérieurement sur l'axe central, comme dans le cas de la technique antérieure rappelée plus haut, mais intérieurement sur ladite bague rigide. Celle-ci pouvant être constituée d'une matière synthétique telle qu'un polyamide, son renflement torique sera beaucoup plus facile à élaborer puisqu'il sera formé par un simple moulage. On comprend par ailleurs que le fonctionnement d'une telle articulation, qui est radicalement différente de celle de la technique antérieure, sera toutefois très voisin de celui des articulations connues, et en tout cas permettra d'obtenir toutes les caractéristiques souhaitées, mentionnées au début. Une articulation conforme à l'invention pourra encore être caractérisée en ce que l'angle d'inclinaison que la surface intérieure torique de ladite bague fait à ses extrémités avec la direction dudit axe tubulaire vertical est compris entre environ 30 et 40". Cette disposition permettra d'obtenir les débattements en conique souhaités, qui sont normalement de l'ordre de 15 à 20 , et ceci sans soumettre ledit matériau élastique (par exemple un élastomère) à des contraintes en compression excessives. Avantageusement encore, on pourra prévoir que ladite bague rigide est frettée par un boîtier extérieur cylindrique bloqué axialement et éventuellement en torsion sur ladite bague. Ce boîtier protègera la bague rigide et permettra l'emmanchement à force de l'articulation dans l'alésage prévu dans la structure correspondante du véhicule. Ce boîtier permettra en outre de soumettre l'articulation à une précontrainte radiale. Avantageusement encore, ce boîtier comportera à une extrémité un épaulement de montage et de butée qui servira à la fois de surface d'appui pour l'outil de montage et de surface de butée sur ladite structure correspondante du véhicule. Pour ce qui est de l'axe tubulaire, il pourra comporter, de préférence vers ses extrémités, des passages pour la mise en communication, lors du moulage, entre ladite masse de matériau élastique et un revêtement interne mince dudit axe. Ainsi, lors du moulage, la surface interne du tube constituant l'axe de l'articulation sera automatiquement recouverte d'un revêtement interne propre à la protéger de la corrosion. La présente invention porte encore sur un procédé avantageux de moulage d'une articulation conforme à ce qui vient d'être défini. Un tel procédé est caractérisé en ce qu'il consiste à disposer ladite bague rigide à la périphérie d'un moule de diamètre légèrement supérieur à celui de la bague, et à injecter ladite masse de matériau élastique centralement dans ce moule, par suite de quoi ladite bague se dilate, sous l'effet de la pression d'injection, pour épouser la forme du moule, puis se recontracte contre ladite masse de matériau élastique après démoulage, soumettant ainsi cette dernière à une compensation de retrait et à une précontrainte en direction radiale. Selon une disposition complémentaire également avantageuse de ce procédé, on fait en sorte que ladite masse de matériau élastique soit soumise à une seconde précontrainte par emmanchement à force, sur elle, dudit boîtier extérieur. Dans une telle articulation à rotule élastique pour triangle de suspension avant de véhicule, on comprend qu'un blocage axial relatif de l'ensemble de ses constituants est suffisant puisqu'il n'y a pas de contrainte en torsion selon l'axe de l'articulation. Cependant, dans d'autres applications dans lesquelles il y aurait d'autres contraintes en torsion, il est bien entendu que l'on peut prévoir tout dispositif approprié de blocage torsionnel de la bague rigide en polyamide ou analogue sur le boîtier extérieur cylindrique, ceci par exemple en prévoyant sur ce dernier des ouvertures dans lesquelles se logent des protubérances de ladite bague. Des articulations élastiques conformes à l'invention et pouvant comporter des dispositions complémentaires aux précédentes ont été représentées à titre d'exemples nullement limitatifs sur les autres figures du dessin ci-annexé dans lequel - la moitié droite des figures 1 et 2 précitées représente, à titre de comparaison avec la technique antérieure susdécrite, une articulation élastique conforme à l'invention, respectivement en demi-coupe axiale et en coupe transversale et médiane ; - la figure 3 montre en coupe axiale une variante d'une telle articulation, comportant un boîtier extérieur clindrique - la figure 4 représente deux vues en demi-coupe axiale à 90" l'une de l'autre pour montrer une autre variante ; et - la figure 5 est une vue en coupe axiale d'encore une autre variante d'articulation conforme à l'invention. Dans la moitié droite des figures 1 et 2 et dans les figures 3 à 5 l'axe tubulaire normalement vertical, constitué par exemple par une tôle roulée et non soudée, a été référencé en 1, la bague rigide en matière synthétique telle que le polyamide en 2, et la masse de matériau élastique en 5. Cette masser par exemple un élastomère, est moulée entre la bague rigide 2 et le tube central 1 et ainsi adhérisée entre la surface extérieure de ce tube et la surface sphérique d'un renflement torique intérieur T que comporte la bague 2. De la sorte, la section axiale de la masse de matériau élastique 5 présente en son milieu une section rétrécie qui s'accroît progressivement vers ses deux extrémités pour finir par présenter, par rapport à la direction de l'axe tubulaire 1, une inclinaison de l'ordre de 30 à 40 , comme indiqué sur les figures 3 à 5, ce qui dans la pratique autorise des oscillations coniques de l'axe 1 par rapport à la verticale de l'ordre de 15 à 20 ; cela évite de soumettre le caoutchouc ou analogue à des contraintes de compression excessives en fonctionnement. Si on compare les deux moitiés de la figure 2, on voit que la masse de caoutchouc ou analogue C de l'articulation connue a un rayon moyen notablement plus important que celui de la masse 5 d'une articulation conforme à l'invention, du fait même du principe général de l'invention. Il en résulte que pour un même angle a de déformation en conique ou en torsion, le taux d'allongement E du caoutchouc dans l'articulation conforme à l'invention est plus faible que le taux d'allongement D de l'articulation connue, à épaisseurs de caoutchouc e dans le plan médian égales. Dans une articulation conforme à l'invention, la masse élastique 5 sera donc soumise à une fatigue moins importante que dans les articulations antérieures. Dans le mode de réalisation des figures 3 à 5, la bague 2 est enfermée dans un boîtier extérieur cylindrique 3, ce boîtier étant métallique et pourvu à l'une de ses extrémités d'un épaulement de montage et de butée périphérique 4. Le blocage axial relatif du boîtier extérieur 3 sur la bague rigide 2 est obtenu par un léger débordement (tel que référencé en 6) de la matière de la bague de part et d'autre du boîtier 3. Comme indiqué plus haut, un blocage en rotation peut également être obtenu par des parties ponctuelles du boîtier, telles que des ouvertures 14 dans lesquelles pénètreraient ainsi des protubérances 15 de la bague 2. Pour que, lors du moulage, la masse de matériau élastique 5 pénètre à l'intérieur du tube 1, celui-ci comporte une ouverture telle que celle qui a été référencée en 7 ainsi qu'une encoche 7' dans les extrémités de la tôle roulée, et qui permettront donc la formation, sur la surface interne du tube, d'un revêtement mince référencé en 8 et protégeant ce tube vis-à-vis des agents corrosifs extérieurs. En utilisant un moule de dimensions légèrement supérieures à celles de la bague rigide 2, on constate que l'on pourra faire en sorte que la pression d'injection de la masse de matériau élastique 5 dans le moule provoque une légère dilatation radiale de cette bague 2 jusqu'à l'amener au contact de la paroi latérale du moule. Ainsi, après relâchement de la pression et extraction de l'articulation, la bague pourra se resserrer légèrement sur la masse 5 et la soumettre à une première précontrainte radiale. Comme ceci a également été expliqué plus haut, une seconde précontrainte radiale pourrait etre obtenue en outre en emmanchant à force la bague rigide 2 dans le boîtier métallique 3 lors du montage. Le mode de réalisation de la figure 4 comporte les mêmes dispositions générales que celui de la figure 3, mais la masse 5 comporte en outre un certain nombre d'alvéoles 9 pour augmenter la flexibilité en conique dans un plan vertical ZOX déterminé, la raideur pouvant rester forte dans le plan vertical ZOY perpendiculaire au précédent. Aux extrémités du tube 1, en outre, sont sertis des limiteurs rigides 11 orientés par exemple dans le plan ZOY et dont les coins sont pliés vers l'extérieur sous forme d'oreilles 12 pour ne pas risquer d'endommager le caoutchouc de la masse 5, ces limiteurs pouvant ainsi coopérer avec des butées 10 localisées prévues en bout sur la masse 5. En 13, sur cette figure 4, on a référencé des pattes du tube 1, bloquées dans des encoches correspondantes du limiteur 11 respectif. Dans le mode de réalisation de la figure 5, les alvéoles 9 dans le plan ZOX sont plus importants que dans le cas de la figure 4, pour fournir une grande flexibilité en conique dans ce plan. Sur les figures 3 à 5, on a représenté un cercler centré en O et tangent au côté incliné de l'angle de 30 à 40 , ceci pour montrer qu'il s'agit de l'inclinaison idéale, propre à limiter au maximum la fatigue de la masse élastique 5. REVENDICATIONS 1. Articulation à rotule élastique pour triangle de suspension avant de véhicule, cette articulation comportant un axe tubulaire (1) qui après montage sur le véhicule est vertical, et devant présenter une forte rigidité radiale, à savoir dans un plan perpendiculaire à cet axe, tout en autorisant de forts débattements coniques, c'est-à-dire de fortes oscillations dudit axe (1) dans toutes les directions autour du centre de la rotule, cette articulation comportant une bague rigide (2) cylindrique et coaxiale audit axe tubulaire (1) et une masse de matériau élastique (5) adhérisée entre ledit axe et ladite bague, caractérisée en ce que ladite bague (2) comporte intérieurement un renflement torique (T), ladite masse de matériau élastique (5) présentant ainsi en son milieu une épaisseur réduite, allant en augmentant vers ses deux extrémités, en suivant le profil torique de la section transversale de ladite bague (2). 2. Articulation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'angle d'inclinaison que la surface intérieure torique (T) de ladite bague (2) fait à ses extrémités avec la direction dudit axe tubulaire vertical (1) est compris entre environ 30 et 40". 3. Articulation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ladite bague rigide (2) est frettée par un boîtier extérieur cylindrique (3) bloqué axialement et éventuellement en torsion sur ladite bague. 4. Articulation selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit boîtier (3) comporte à une extrémité un épaulement de montage et de butée (4). 5. Articulation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit axe tubulaire (1) comporte des passages (7, 7') pour la mise en communication, lors du moulage, entre ladite masse de matériau élastique (5) et un revêtement interne mince (8) dudit axe. 6. Articulation selon l'une quelconque des reven dications précédentes, caractérisée en ce que ladite bague rigide (2) est en polyamide, ladite masse de matériau élastique (5) étant constituée par un élastomère. 7. Articulation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte des limiteurs (11) sertis en bout d'axe (1) et propres à coopérer avec des butées (10) qui font face à leurs extrémités. 8. Articulation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite masse de matériau élastique (5) comporte au moins dans un plan axial (ZOX) des alvéoles (9) propres à en augmenter la flexibilité dans ce plan. 9. Procédé de moulage d'une articulation conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à disposer ladite bague rigide (2) à la périphérie d'un moule de diamètre légèrement supérieur à celui de la bague, et à injecter ladite masse de matériau élastique (5) centralement dans ce moule, par suite de quoi ladite bague se dilate, sous l'effet de la pression d'injection, pour épouser la forme du moule, puis se recontracte contre ladite masse de matériau élastique (5) après démoulage, soumettant ainsi cette dernière à une précontrainte en direction radiale. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite masse de matériau élastique (5) est soumise à une seconde précontrainte par emmanchement à force, sur elle, dudit boîtier extérieur (3).