Brevet FR2674583A1 — publié le 19921002

L'invention concerne une articulation à rotule plus particulièrement destinée aux suspensions de véhicules automobiles. Les articulations à rotule utilisées dans les suspensions nécessitent un fonctionnement sans jeu. C'est pourquoi les coussinets qui entourent la partie sphérique de la rotule sont précontraints au montage, par sertissage de l'ensemble ou par un autre moyen. I1 s'ensuit une certaine dureté de fonctionnement qu'on peut caractériser par un couple minimum pour actionner la rotule angulairement, couple qui augmente encore au départ. Autrement dit, pour des couples faibles, la rotule est "collée". Ceci est évidemment un inconvénient dans les suspensions automobile, car pour des débattements faibles, (ex : roulage sur route de bonne qualité) et/ou pour des micro-déplacements tels que ceux qui sont engendrés par les vibrations, la rotule apparaît comme un élément rigide qui court-circuite la suspension. Ces inconvénients peuvent être supprimés en disposant autour de la partie sphérique de la rotule des éléments de liaison en élastomère, propres à filtrer les vibrations, et aussi à se déformer angulairement sous de faibles efforts dans la zone où le frottement empêche la rotule de fonctionner normalement. Mais cela conduit à un encombrement prohibitif, en particulier pour les rotules utilisées couramment dans les trains avant, pour le pivot de roues directrices, en raison de la proximité d'autres organes tels que les disques de frein. De plus on ne connaît pas de solution compacte permettant à la rotule de supporter des efforts de déboîtement axiaux, et comportant des moyens pour régler séparément le jeu de fonctionnement de la rotule (c'est-à-dire la précontrainte du coussinet) et la précontrainte des éléments en élastomère, de façon à garantir par exemple une certaine souplesse angulaire, avec une bonne rigidité radiale, le tout sans jeu mécanique. L'invention a donc pour objet une solution simple et peu encombrante qui permette à la fois de garder intégralement les caractéristiques mécaniques de la rotule et d'ajuster les caractéristiques élastiques de la partie élastomère. Une articulation à rotule selon l'invention est du type comportant une rotule munie d'une partie sphérique solidaire d'une tige, la partie sphérique étant placée à l'intérieur d'un boîtier et comprimée entre deux coussinets par des moyens de fermeture du boîtier assurant une précontrainte de ces coussinets, le boîtier étant lui-même fixé dans un logement d'une pièce à articuler avec interposition d'éléments en élastomère eux-mêmes précontraints. Selon une première caractéristique essentielle de l'invention les éléments en élastomère sont constitués par un fourreau formant une seule pièce avec un soufflet de protection fixé par ailleurs sur la tige de la rotule, ce fourreau enveloppant le boîtier comportant au moins une partie conique mise en contrainte par l'action d'un moyen de serrage axial servant à la fois à la fixation du boîtier et à celle du soufflet sur la pièce à articuler. Selon une autre caractéristique le moyen de serrage axial est constitué par un écrou coopérant avec un filetage de la pièce à articuler et se bloquant sur une face d'appui de cette pièce. De préférence le fourreau comporte deux parties formant coussinet l'une en contrainte entre le boîtier et la pièce à articuler, l'autre en contrainte entre le moyen de serrage axial et le boîtier. Selon un mode de réalisation la surface externe du boîtier est de forme cylindro-conique. Dans ce cas la partie du fourreau en contrainte entre le boîtier et la pièce peut être constituée d'un anneau disposé dans un plan perpendiculaire à l'axe de révolution du soufflet. Selon un autre mode de réalisation la surface externe du boîtier est de forme bi-conique convexe et coopère avec une forme bi-conique conjuguée du fourreau dont la partie opposée à la fixation du soufflet sur la tige coopère elle-même avec une portion conique du logement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appa paîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 représente une vue en coupe d'une articulation conforme à 11 invention la figure 2 en représente une variante. La rotule 1 (figures 1 ou 2) comporte une partie 2 en forme de calotte sphérique solidaire d'une tige 3 munie d'un filetage 4 pour sa fixation, par exemple, sur un bras de suspension non représenté. La partie sphérique 2 est placée à l'intérieur d'un boîtier 5 entre deux coussinets antifriction 6 et 7. Le boîtier 5 est alors fermé par une capsule 8 sertie périphériquement par rabattement d'un bord circulaire 5a du boîtier 5 disposé du côté opposé à la tige 3. On comprime ainsi la partie sphérique 2 entre les coussinets 6 et 7. Le coussinet 6, placé du coté de la tige 3, est en forme d'anneau sphérique d'épaisseur constante. L'autre coussinet 7 présente une surface interne sphérique et une surface externe cylindrique. L'intérieur du boîtier 5 comporte, côté opposé à la capsule de fermeture 8, une surface sphérique conjuguée de la surface externe du coussinet 7. Il est clair que le sertissage de la capsule 8 formant le fond du boîtier 5 assure la précontrainte des coussinets sur la partie sphérique 2. L'extérieur du boîtier 5 comporte, côté opposé à la capsule 8, une surface tronconique 9 dont la petite base est la plus éloignée de la capsule 8. Selon l'exemple de la figure 1, le boîtier 5 comporte, se raccordant, en prolongement de la surface tronconique 9 coté capsule 8, une surface extérieure cylindrique 10a. Selon la variante de la figure 2, cette surface cylindrique 10a est remplacée par une surface tronconique 10b sensiblement symétrique de la surface tronconique 9 par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de révolution XX de la rotule 1. Après sertissage de la capsule 8, l'ensemble constitué par la rotule 1 dans son boîtier 5 est muni d'une gaine ou soufflet d'étanchéité 11 en caoutchouc ou élastomère fixé sur la tige 3 par un jonc 12. Le soufflet 11 comporte un prolongement en forme de fourreau 13 qui enveloppe le boîtier 5. Le fourreau 13 présente une forme conjuguée de la partie cylindro-conique (figure 1) ou bi-conique convexe (figure 2) de la surface extérieure de révolution du boîtier 5. Dans chaque cas de figure une partie conique 13a ou 13b coopère avec la surface tronconique 9. L'ensemble aussi constitué est mis en place dans un logement sensiblement cylindrique 14 de la pièce à articuler 15, par exemple un pivot de roue directrice. L'ensemble est alors mis en contrainte et fixé par un moyen de serrage axial 16 comportant une surface conique 17 conjuguée de la surface conique externe de la partie 13a ou 13b du fourreau 13 portant sur la surface tronconique 9 du boîtier 5. Dans l'exemple représenté ce moyen est constitué par un écrou à filetage externe se vissant sur un filetage interne 18 de la pièce 15 et bloqué sur une face d'appui 19 de cette pièce. Ce serrage permet d'assurer une précontrainte de l'élastomère de liaison constitué par le fourreau. Selon l'exemple de la figure 1, la résultante axiale de la précontrainte est équilibrée par une partie 20 en élastomère, interposée entre le fond du logement 14 et le fond 8 du boîtier de rotule 5. Cette partie 20 est avantageusement constituée par un anneau formant une extension supplémentaire du soufflet 11 disposé dans un plan perpendiculaire à l'axe de révolution du soufflet. Selon la variante de la figure 2, la résultante axiale de la précontrainte est équilibrée par la portion conique 10b qui prend appui sur une portion conique conjuguée 21 du logement 14 par l'intermédiaire de la deuxième partie conique 13c du fourreau 13. On voit que l'articulation à rotule ainsi obtenue présente un encombrement axial faible et que le nombre de pièces est réduit puisque le soufflet-fourreau 11 combine trois fonctions (étanchéité, coussinet élastomère inférieur et coussinet élastomère supérieur) et que l'écrou 16 a une double fonction (fixation du boîtier et du soufflet). De plus la disposition de l'élastomère assure une rigidité élevée (travail en compression sur une grande surface) et une bonne souplesse angulaire (travail de l'élastomère au cisaillement) , ces deux caractéristiques pouvant être ajustées séparément en jouant sur l'épaisseur radiale de l'élastomère, sur la conicité de la surface 9 et sur la valeur de la précontrainte. Il va de soi que l'invention n'est pas limitée à l'exemple décrit mais en couvre au contraire toutes les variantes. C'est ainsi que le serrage par l'écrou 16 pourrait être remplacé par l'action d'une rondelle conique comprimée au montage sous presse et arrêtée par un jonc. De même un coussinet plastique conique pourrait être interposé entre l'écrou 16 et la partie 13a ou 13b du fourreau 13 pour faciliter le serrage de l'écrou. Revendications 1- Articulation à rotule comportant une rotule (1) munie d'un partie sphérique (2) solidaire d'une tige (3), la partie sphérique (2) étant placée à l'intérieur d'un boîtier (5) et comprimée entre deux coussinets (6,7) par des moyens de fermeture du boîtier assurant une précontrainte de ces coussinets, le boîtier (5) étant lui-même fixé dans un logement (14) d'une pièce à articuler (15) avec interposition d'éléments en élastomère eux-mêmes précontraints, caractérisé en ce que les éléments en élastomère (13, 20) sont constitués par un fourreau formant une seule pièce avec un soufflet de protection (11) fixé par ailleurs sur la tige (3), ce fourreau enveloppant le boîtier (5) comportant au moins une partie conique (13a ou 13b), mise en contrainte par l'action d'un moyen de serrage axial (16) servant à la fois à la fixation du boîtier (5) et à celle du soufflet (11) sur la pièce (15). 2 - Articulation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen de serrage axial (16) est constitué par un écrou coopérant avec un filetage (18) de la pièce (15) et se bloquant sur une face d'appui (19) de cette pièce. 3 - Articulation selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisée en ce que le fourreau (13) comporte deux parties formant coussinet l'une en contrainte entre le boîtier (5) et la pièce (15), l'autre en contrainte entre le moyen de serrage axial (16) et le boîtier (5). 4 - Articulation selon la revendication 3 caractérisée en ce que la surface externe du boîtier (5) est de forme cylindro-conique. 5 - Articulation selon la revendication 3 ou la revendication 4 caractérisée en ce la partie du fourreau (13) en contrainte entre le boîtier (5) et la pièce (15) est constituée d'un anneau (20) disposé dans un plan perpendiculaire à l'axe de révolution du soufflet (11). 6 - Articulation selon la revendication 3 caractérisée en ce que la surface externe du boîtier (5) est de forme bi-conique convexe et coopère avec une forme bi-conique conjuguée du fourreau (13) dont la partie opposée à la fixation du soufflet sur la tige (11) coopère elle-même avec une portion conique (20) du logement (14).