Brevet FR2815387A1 — publié le 20020419

L'invention concerne de façon générale des articulations à rotules et à douilles, et plus particulièrement des biellettes de commande pour automobiles comportant des articulations à rotules moulées sur prisonnier. Dans certaines de ses formes de réalisation, un objet de l'invention est de proposer des articulations à rotules et des biellettes de commande pour véhicule nouvelles, par exemple des éléments de liaison pour direction et suspension, et des procédés pour leur réalisation qui résolvent les problèmes de la technique antérieure et apportent un perfectionnement à celle-ci. Un autre objet de l'invention est de proposer, dans certaines de ses formes de réalisation, des articulations à rotules nouvelles et des procédés pour leur réalisation, qui sont peu coûteux et fiables. Un autre objet de l'invention est de proposer, dans certaines de ses formes de réalisation, des articulations à rotules nouvelles et des procédés pour leur réalisation, dont la corrosion est nulle ou au moins réduite. Un autre objet encore de l'invention est de proposer, dans certaines de ses formes de réalisation, des articulations à rotules nouvelles et des procédés pour leur réalisation, qui sont moins sujettes à l'usure. Un autre objet de l'invention est de proposer, dans certaines de ses formes de réalisation, des articulations à rotules nouvelles et des procédés pour leur réalisation moins sujets à la contamination, par exemple par des matières en particules ou des débris. Un autre objet de l'invention est de proposer, dans certaines de ses formes de réalisation, des articulations à rotules nouvelles et des procédés pour leur réalisation, qui n'exigent peu ou pas d'usinage pendant la fabrication. Un autre objet de l'invention est de proposer dans certaines de ses formes de réalisation des articulations à rotules nouvelles et des procédés pour leur réalisation ne demandant que peu ou pas de lubrification. Un autre objet de l'invention est de proposer dans certaines de ses formes de réalisation des articulations à rotules nouvelles et des procédés pour leur réalisation ne présentant que pas ou peu d'accumulation de tolérances. Un autre objet de l'invention est de proposer dans certaines de ses formes de réalisation des articulations à rotules nouvelles et des procédés pour leur réalisation présentant des performances améliorées. Un autre objet de l'invention est de proposer dans certaines de ses formes de réalisation des articulations à rotules nouvelles et des procédés pour leur réalisation présentant un débattement angulaire et/ou une rotation améliorés. Un autre objet de l'invention est de proposer dans certaines de ses formes de réalisation des articulations à rotules nouvelles et des procédés pour leur réalisation ayant une masse et une inertie réduites. Un autre objet encore de l'invention est de proposer dans certaines de ses formes de réalisation des articulations à rotules nouvelles réalisées en matière plastique, avantageusement par des opérations de moulage sur prisonnier. Un autre objet encore de l'invention est de proposer dans certaines de ses formes de réalisation des articulations à rotules nouvelles et des procédés pour leur réalisation, qui sont rappelées dans une configuration particulière, par exemple des rotules qui tendent à se centrer automatiquement dans la douille. Un autre objet de l'invention est de proposer dans certaines de ses formes de réalisation des articulations à rotules nouvelles et des procédés pour leur réalisation qui sont auto-étanchéifiantes sans nécessiter la présence d'éléments d'étanchéité, par exemple sans manchons d'étanchéité en matière plastique utilisés dans l'art antérieur. Un autre objet de l'invention est de proposer dans certaines de ses formes de réalisation des articulations à rotules nouvelles et des procédés pour leur réalisation qui peuvent être positionnées de façon sélective. Un objet plus particulier de l'invention est de proposer dans certaines de ses formes de réalisation des biellettes de commande nouvelles pour véhicules et des procédés pour leur réalisation, comportant une rotule en matière plastique avec un élément de liaison qui lui est accouplé, disposée et retenue de façon pivotante dans une douille en matière plastique. Un autre objet plus particulier de l'invention est de proposer dans certaines de ses formes de réalisation des assemblages à rotules et douilles nouveaux et des procédés pour leur réalisation, comportant une rotule moulée en matière plastique et retenue de façon pivotante dans une douille, ou bien une douille en matière plastique moulée autour d'une rotule pour la retenir en elle de façon pivotante. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels : la figure 1 est une vue en coupe partielle d'une biellette de commande pour véhicule à rotule et douille selon un exemple de réalisation de l'invention ; la figure 2 est un schéma de processus pour la présente invention ; la figure 3 est une vue en coupe partielle d'une variante de réalisation de l'invention ; la figure 4 est une vue en coupe partielle d'une autre variante de réalisation de l'invention ; la figure 5 est une vue en coupe partielle d'une rotule et d'une douille à facettes ; et la figure 6 est une vue en coupe partielle d'une autre variante de réalisation de l'invention. La figure 1 illustre un exemple d'une biellette de commande pour véhicule ou un exemple d'élément de liaison 10 comportant un corps de biellette 20 ayant des articulations à rotules disposées sur ses extrémités opposées. Dans d'autres formes de réalisation, un seul joint à rotule peut être associé à la biellette ou élément de liaison 10. Les articulations à rotules comprennent chacune de façon générale une douille 30 disposée sur le corps de la biellette ou formant une partie de celui-ci, et une rotule 40 disposée et retenue de façon pivotante dans la douille. Les articulations à rotules comportent également de façon générale un élément de fixation de rotule faisant saillie d'un ou plusieurs côtés de la rotule correspondante pour réaliser un accouplement avec une autre structure. Sur la figure 1, l'exemple d'élément de fixation de la rotule est un goujon fileté 50 dépassant des rotules situées dans les douilles 30 sur des côtés opposés du corps 20 de la biellette. Dans une variante de configuration, les goujons peuvent faire saillie du même côté du corps de biellette. D'autres éléments convenables de fixation de rotule sont également connus des spécialistes de la technique. Dans une application, l'élément de liaison 10 de la figure 1 relie entre eux des constituants d'un système de suspension d'automobile, par exemple une barre stabilisatrice et un bras de commande ou un étai. L'élément de liaison 10 et les variantes de celui-ci, et plus généralement les articulations à rotules de la présente invention, peuvent être utilisés dans de nombreuses autres applications à l'automobile et en dehors de l'automobile. L'articulation à rotule de la figure 3 fait partie d'un joint de Heim comportant une partie à rotule 42 disposée de façon pivotante dans une douille 32, qui est emprisonnée dans une ouverture 72 d'un élément de châssis 70, qui est habituellement en métal, comme illustré sur la vue en coupe de la figure 3. Sur la figure 3, l'élément de fixation de la rotule est un fourreau creux 60 de compression s'étendant à travers la rotule et faisant saillie de ses côtés opposés, mais il peut prendre d'autres formes. La rotule est avantageusement moulée dans la douille ou bien la douille est avantageusement moulée autour de la rotule pour qu'on obtienne une configuration adaptée, de forme complémentaire sans accumulation de tolérances, ce qui autrement se produit lorsque les pièces sont réalisées indépendamment et ensuite assemblées comme dans l'art antérieur. Les articulations à rotules fabriquées conformément au procédé de l'invention ont des performances plus uniformes d'une pièce à une autre et elles respectent donc de façon plus uniforme les spécifications de performance souhaitées. Dans le schéma de processus général de la figure 2, une partie de base comprenant soit la rotule soit la douille est formée initialement, par exemple lors d'une opération de moulage. Dans une opération suivante, une partie complémentaire est formée par rapport à la partie de base ; par exemple, la douille est moulée autour de la rotule ou bien la rotule est moulée dans la douille. La rotule et la douille sont toutes deux formées avantageusement en matière plastique lors d'opérations de moulage. Le fait de former les deux pièces en matière plastique réduit et dans certains cas élimine la nécessité d'une lubrification entre elles et réduit ou élimine la corrosion qui nuit aux pièces métalliques. Dans une forme de réalisation, la rotule et la douille sont formées de la même matière plastique. Cependant, dans d'autres formes de réalisation, il peut être souhaitable d'utiliser des matières différentes pour la rotule et la douille. Par exemple, une rotule en matière plastique peut être moulée dans une douille métallique, ou bien une douille en matière plastique peut être moulée autour d'une rotule métallique. Dans d'autres formes de réalisation encore, on peut utiliser des matières plastiques différentes pour la rotule et la douille ; par exemple, l'une peut être en une matière du type Nylon et l'autre peut être en une matière du type acétal. Les matières décrites ici ne constituent que des exemples et n'entendent pas limiter l'invention. D'autres matières appropriées sont également connues des spécialistes de la technique. Les performances d'une articulation dépendent en général des matières dont sont formées la rotule et la douille, car des matières différentes ont des propriétés de frottement différentes et tendent à s'user ou se dégrader de façon différente. Les performances d'une articulation, par exemple la raideur ou l'absence de jeu de l'articula- tion, peuvent donc être commandées par un choix de matières appropriées. Dans des formes de réalisation où la rotule et la douille sont toutes deux formées en des matières plastiques pouvant être moulées, la partie complémentaire en matière plastique surmoulée ou formée en second peut avoir une température de fusion supérieure, inférieure ou égale à celle de la partie en matière plastique formée en premier. De façon étonnante, on peut produire des articulations par surmoulage des mêmes matières moulables ou de matières moulables similaires sans collage entre la rotule et la douille. De plus, des articulations à rotules peuvent être reproduites par moulage de matières à température de fusion plus élevée sur des matières à température de fusion plus basse sans collage entre elles. Ces résultats étaient imprévus. Sur la figure 1, le goujon 50 est en métal et comporte un bouton métallique 52 sur l'une de ses extrémités, autour duquel une rotule en matière plastique est moulée, par exemple par moulage sur prisonnier. Le bouton est avantageusement configuré de façon à être globalement sphérique de façon qu'une rotule sphérique formée autour de lui ait une épaisseur sensiblement uniforme. Sur la figure 1, les exemples de douilles 30 et de corps de biellette 20 sont formés par moulage d'une matière plastique autour d'un support rigide, avantageusement métallique 22, ayant des ouvertures dans ses parties extrêmes (dont une seule est illustrée sur la vue en coupe). Les douilles sont moulées dans les ouvertures du support. Les exemples de douilles 30 et de corps de biellette 20 sont avantageusement moulés sous la forme d'un élément monobloc, et le support métallique 22 est emprisonné dans celui-ci, par exemple par moulage sur prisonnier. Dans d'autres formes de réalisation, des parties de la douille 30 en matière plastique et du corps de biellette 20 peuvent être moulées séparément en tant que pièces distinctes qui sont ensuite assemblées autour du support 22 et assujetties entre elles, par exemple par soudage par ultrasons ou par d'autres moyens. Sur la figure 1, le support 22 comporte un rebord ou anneau 24 disposé autour de l'ouverture et s'étendant axialement depuis l'un de ses côtés. L'anneau 24 assure la résistance et le soutien pour la douille et peut avoir une influence sur les performances de l'articulation, suivant sa dimension axiale et sa proximité de la douille. Sur la figure 1, par exemple, le frottement de l'articulation tend à être augmenté par un accroissement de la dimension axiale de l'anneau 24 à partir du support dans la direction du goujon 50. Dans certaines formes de réalisation, le goujon métallique 50 et le support métallique 22 fonctionnent à la manière de dissipateurs de chaleur pendant le moulage des pièces respectives autour d'eux. Dans certaines formes de réalisation, le bouton 52 et le support 22 réduisent le retrait des pièces en matière plastique moulées autour d'eux. Dans certains modes de fabrication, il est souhaitable de préchauffer la partie formée initialement avant le moulage de la partie complémentaire en elle ou autour d'elle. Un préchauffage de la partie d'articulation formée en premier ou initialement peut, par exemple augmenter ou diminuer le serrage ou le frottement de l'articulation, suivant que la partie préchauffée est la rotule ou la douille. Sur la figure 1, une variante de manchon flexible 80 d'étanchéité, représenté en coupe, est disposée autour du goujon 50 et au-dessus de l'ouverture de la douille pour empêcher la contamination de l'articulation, comme cela est généralement connu. Sur la figure 3, des manchons 80 sont disposés similairement autour de parties extrêmes opposées du fourreau 60 et au-dessus d'ouvertures correspondantes de la douille 32. La fabrication de l'articulation à rotule selon les procédés de la présente invention peut réduire sensiblement la contamination de la rotule, suivant le serrage de l'articulation et peut, dans certaines applications, éliminer la nécessité de manchons d'étanchéité pour l'articulation. Dans une autre variante de réalisation convenant à certaines applications, des éléments d'alignement complémentaires sont formés sur la rotule et la douille, lesquels facilitent l'alignement ou le réalignement de l'articulation dans une certaine position ou configuration souhaitée. Dans l'exemple de réalisation de la figure 4, la rotule porte une protubérance 44, et un évidement complémentaire 34 est formé dans la douille, évidement dans lequel la protubérance 44 de la rotule se loge lorsque la rotule et la douille sont alignées. La protubérance située sur la rotule peut être un vestige de carotte de coulée de l'opération de moulage dans des formes de réalisation où la rotule est moulée, et l'évidement peut être formé sur la douille lorsque celle-ci est moulée autour de la rotule. Dans d'autres formes de réalisation, la protubérance peut être disposée sur la douille et l'évidement peut être disposé sur la rotule, par exemple dans le cas où la rotule est moulée dans la douille. Dans une autre forme de réalisation, la rotule et la douille ont des formes asphériques complémentaires qui tendent à s'aligner d'elles-mêmes dans une disposition ou une configuration particulière. Sur la figure 6, par exemple, la rotule 36 a une forme asphérique qui est symétrique autour de l'axe du goujon 50 et la douille 46 a une forme complémentaire. La douille est avantageusement formée d'une matière plastique élastique qui, lorsqu'elle est déformée, par exemple par pivotement de la rotule à partir d'une certaine position initiale, tend à revenir par flexion vers son état ou sa configuration non déformé, ramenant ainsi la rotule vers la position initiale. Dans une autre forme de réalisation, la rotule et la douille en matière plastique ont des configurations de surface complémentaires qui permettent un mouvement relatif entre elles dans des intervalles distincts. Sur la figure 5, par exemple, la rotule 38 présente des facettes sur sa surface extérieure, et la douille 48 présente des facettes complémentaires formées sur sa surface intérieure, par exemple lorsque la douille est moulée autour de la rotule à facettes. Dans une autre forme de réalisation, l'une de la rotule et de la douille en matière plastique porte plusieurs empreintes et l'autre porte des protubérances complémentaires correspondantes, similaires à celles illustrées sur la figure 4. La configuration particulière de l'articulation et les matières utilisées pour celle-ci dépendent des exigences de performance souhaitées pour l'application prévue et peuvent être aisément déterminées par les spécialistes de la technique sans expérimentation excessive. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la biellette de commande et à l'articulation à rotule décrites et représentées sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Biellette de commande pour véhicule, moulée sur prisonnier, caractérisée en ce qu'elle comporte un corps (20) de biellette, une douille (30) en matière plastique disposée sur au moins une partie extrême du corps de biellette, et une rotule (40) en matière plastique à laquelle un élément (50) de fixation de la rotule est accouplé, la rotule en matière plastique étant disposée et retenue dans la douille en matière plastique. 2. Biellette de commande selon la revendication 1, caractérisée en ce que la douille en matière plastique est moulée sur prisonnier autour de la rotule en matière plastique. 3. Biellette de commande selon la revendication 1, caractérisée en ce que la rotule en matière plastique est moulée sur prisonnier dans la douille en matière plastique. 4. Biellette de commande selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de fixation de la rotule est un goujon métallique (50) ayant un bouton (52) sur l'une de ses extrémités, la rotule en matière plastique étant moulée autour du bouton et ayant une épaisseur sensiblement uniforme. 5. Biellette de commande selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps de biellette comporte un support métallique (22) présentant une ouverture à l'une de ses parties extrêmes, le support métallique étant emprisonné dans une matière plastique et la douille étant disposée dans l'ouverture du support. 6. Biellette de commande selon la revendication 5, caractérisée en ce que le support comporte un anneau (24) disposé autour de son ouverture et qui en fait saillie axialement, l'anneau étant emprisonné dans la matière plastique. 7. Biellette de commande selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un manchon élastique (80) est disposé autour du goujon et relié à celui-ci, ainsi qu'au corps de la biellette autour de la douille. 8. Biellette de commande selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'une de la rotule et de la douille en matière plastique porte une protubérance (44) et l'autre présente un évidement complémentaire (34) dans lequel la protubérance pénètre. 9. Biellette de commande selon la revendication 1, caractérisée en ce que la rotule (38) et la douille (48) en matière plastique ont des surfaces à facettes complémentaires. 10. Biellette de commande selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'une de la rotule et de la douille en matière plastique porte plusieurs empreintes et l'autre porte un nombre correspondant de protubérances complémentaires. 11. Biellette de commande selon la revendication 1, caractérisée en ce que la rotule (36) et la douille (46) en matière plastique sont asphériques. 12. Biellette de commande selon la revendication 11, caractérisée en ce que la rotule en matière plastique est symétrique autour d'un axe de l'élément de fixation de la rotule. 13. Biellette de commande selon la revendication 1, caractérisée en ce que la matière de la rotule en matière plastique est différente de la matière de la douille en matière plastique. 14. Biellette de commande selon la revendication 1, caractérisée en ce que les matières de la rotule et de la douille en matière plastique sont les mêmes. 15. Biellette de commande selon la revendication 2, caractérisée en ce que la douille en matière plastique présente une température de fusion supérieure à celle de la rotule en matière plastique. 16. Assemblage d'une rotule et d'une douille, caractérisé en ce qu'il comporte une douille (30), une rotule (40) en matière plastique ayant un élément (50) de fixation de la rotule, la rotule en matière plastique étant moulée et retenue de façon pivotante dans la douille. 17. Assemblage d'une rotule et d'une douille, caractérisé en ce qu'il comporte une rotule (40) ayant un élément (50) de fixation de cette rotule, et une douille (30) en matière plastique moulée autour de la rotule, la rotule étant retenue de façon pivotante dans la douille en matière plastique. 18. Procédé pour la réalisation d'une biellette de commande (10) pour véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend la formation d'une rotule (40) ayant un élément (50) de fixation de rotule, et la mise en place de façon pivotante de la rotule dans une douille (30) en matière plastique d'un corps (20) de biellette par moulage de la douille en matière plastique autour de la rotule. 19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé par le moulage du corps de biellette en matière plastique autour d'un support métallique (22) présentant une ouverture, et par le moulage de la douille en matière plastique dans l'ouverture du support métallique. 20. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que l'élément de fixation de la rotule est un goujon métallique (50) ayant un bouton métallique (52) sur l'une de ses extrémités, et en ce qu'une rotule (40) en matière plastique est moulée de façon à avoir une épaisseur sensiblement uniforme autour du bouton. 21. Procédé selon la revendication 18, caractérisé par la formation de la rotule par moulage de celle-ci en une matière plastique autour d'un bouton (52) sur une extrémité d'un goujon (50), et par le préchauffage de la rotule avant le moulage de la douille autour d'elle. 22. Procédé selon la revendication 18, caractérisé par la formation de la rotule portant une protubérance (44) par moulage de la rotule en une matière plastique, par la formation d'un évidement complémentaire (34) dans lequel la protubérance de la rotule pénètre dans la douille en matière plastique pendant son moulage autour de la rotule en matière plastique. 23. Procédé selon la revendication 18, caractérisé par la formation de la rotule (38) ayant des facettes sur une surface de cette rotule, et la formation de facettes complémentaires sur la douille (48) en matière plastique pendant son moulage autour de la rotule en matière plastique. 24. Procédé selon la revendication 18, caractérisé par la formation de la rotule ayant l'une d'une pluralité d'empreintes ou de protubérances sur l'une de ses surfaces, et la formation de plusieurs protubérances ou empreintes complémentaires sur la douille en matière plastique pendant son moulage autour de la rotule en matière plastique. 25. Procédé selon la revendication 18, caractérisé par la formation de la rotule (36) en matière plastique afin qu'elle ait une forme asphérique symétrique autour de l'axe du goujon, et la formation d'une douille asphérique complémentaire (46) pendant son moulage autour de la rotule en matière plastique. 26. Procédé selon la revendication 18, caractérisé par la formation de la rotule par moulage de celle-ci dans la même matière plastique que celle de la douille en matière plastique. 27. Procédé selon la revendication 18, caractérisé par la formation de la rotule par moulage de celle-ci en une matière plastique qui est différente de celle de la douille. 28. Procédé selon la revendication 18, caractérisé par le moulage de la douille en une matière plastique ayant une température de fusion supérieure à la température de fusion de la rotule en matière plastique. 29. Procédé pour la réalisation d'une biellette de commande (10) pour véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend la formation d'une douille (30) dans un corps (20) de biellette, et la mise en place et la retenue de façon pivotante d'une rotule (40) en matière plastique dans la douille par moulage de la rotule en matière plastique dans la douille du corps de biellette. 30. Procédé selon la revendication 29, caractérisé par le moulage du corps de biellette en une matière plastique autour d'un support métallique (22) présentant une ouverture, et par la formation de la douille en matière plastique par moulage de la douille dans l'ouverture du support métallique. 31. Procédé selon la revendication 29, caractérisé par le moulage de la rotule en matière plastique à une épaisseur sensiblement uniforme autour d'un bouton métallique (52) sur une extrémité d'un goujon (50). 32. Procédé selon la revendication 29, caractérisé par la formation de la rotule en matière plastique autour d'un bouton (52) sur une extrémité d'un goujon (50), le moulage sur prisonnier de la rotule en matière plastique ayant une température de fusion non supérieure à la température de fusion de la douille, et le préchauffage de la douille avant le moulage de la rotule dans celle-ci. 33. Procédé selon la revendication 29, caractérisé par la formation de la douille portant un élément d'alignement (34), et la formation d'un élément d'alignement complémentaire (44) sur la rotule pendant son moulage dans la douille en matière plastique. 34. Procédé selon la revendication 29, caractérisé par la formation de la douille (46) ayant des facettes sur l'une de ses surfaces, et la formation de facettes complémentaires sur la rotule (36) en matière plastique pendant son moulage dans la douille en matière plastique. 35. Procédé selon la revendication 29, caractérisé par la formation de la douille ayant l'une d'une pluralité d'empreintes ou de protubérances sur une de ses surfaces, et la formation d'une pluralité de protubérances ou d'empreintes complémentaires sur la rotule en matière plastique pendant son moulage dans la douille en matière plastique. 36. Procédé selon la revendication 29, caractérisé par la formation de la douille (46) afin qu'elle ait une forme asphérique, et la formation d'une rotule asphérique complémentaire (36) en matière plastique, symétrique autour d'un axe d'un goujon (50) qui en fait saillie pendant le moulage de la rotule en matière plastique dans la douille en matière plastique. 37. Procédé pour la réalisation d'un assemblage d'une rotule dans une douille, caractérisé en ce qu'il comprend la formation d'une rotule (40) autour d'un élément (50) de fixation de la rotule, et le moulage d'une douille (30) en matière plastique autour de la rotule. 38. Procédé selon la revendication 37, caractérisé par la formation de la rotule autour de l'élément de fixation de la rotule par moulage de la rotule en une matière plastique ayant une épaisseur sensiblement uniforme autour d'un bouton métallique (52) situé sur une extrémité d'un goujon métallique (50). 39. Procédé selon la revendication 37, caractérisé par le préchauffage de la rotule avant le moulage de la douille autour d'elle. 40. Procédé selon la revendication 37, caractérisé par la formation de la rotule par moulage de celle-ci en une matière plastique ayant une température de fusion inférieure à la température de fusion de la douille en matière plastique. 41. Procédé pour la réalisation d'un assemblage d'une rotule dans une douille, caractérisé en ce qu'il comprend la formation d'une douille (30), et le moulage d'une rotule (40) en matière plastique dans la douille. 42. Procédé selon la revendication 41, caractérisé par le préchauffage de la douille avant le moulage de la rotule dans celle-ci. 43. Procédé selon la revendication 41, caractérisé par la formation de la douille par moulage de celle-ci en une matière plastique ayant une température de fusion inférieure à la température de fusion de la rotule en matière plastique.