Brevet FR2871203A1 — publié le 20051209

La présente invention concerne une liaison à rotule pour un organe de véhicule routier, ainsi qu'un organe de véhicule routier équipé d'une telle liaison. L'invention vise tout type de véhicules routiers, que 5 ce soit notamment des automobiles, des poids lourds ou encore des autobus. De manière classique, de nombreux organes de véhicule routier sont pourvus de liaisons à rotule. Il s'agit, en particulier, de la suspension ou de la direction de ces véhicules. Ainsi, dans le cas d'une suspension, il est connu de prévoir des rotules, respectivement inférieure et supérieure, à chaque extrémité d'un triangle correspondant. Ces rotules assurent alors l'articulation de la fusée par rapport aux triangles précités. De façon plus précise, chaque liaison à rotule comprend une première partie métallique, ou pivot, qui possède une tige terminée par une tête sphérique. Il est par ailleurs prévu une seconde partie, ou boîtier, délimitant un logement dans lequel est reçue, à pivotement, la tête précitée. La liaison à rotule est pourvue d'un volume de réception de lubrifiant, tel que de la graisse, qui est bordé par un organe d'étanchéité, réalisé sous forme d'un soufflet élastomère. Ce dernier est fixé, de manière permanente, sur le boîtier de la liaison à rotule tout en étant lié au pivot, avec l'existence d'au moins un degré de liberté en rotation. L'existence de ce soufflet d'étanchéité implique 30 cependant certains inconvénients. En effet, ce soufflet est soumis, en service, à un vieillissement relativement rapide, susceptible d'entraîner sa déchirure. Dans ces conditions, le lubrifiant a tendance à s'échapper de son volume intérieur initialement étanche, ce qui est préjudiciable au bon fonctionnement de l'ensemble de la liaison à rotule. De plus, la solution évoquée ci-dessus s'accompagne généralement de problèmes d'étanchéité, qui apparaissent au niveau de la liaison entre le soufflet et le pivot. De l'eau a alors tendance à s'infiltrer entre le soufflet et le pivot, en direction du volume intérieur de réception de lubrifiant. Ceci provoque des phénomènes d'oxydation au niveau du pivot, qui tendent à réduire la durée de vie de la liaison à rotule. Ceci étant précisé, l'invention se propose de réaliser une liaison à rotule permettant de remédier aux différents inconvénients de l'art antérieur évoqués ci-dessus. A cet effet, elle a pour objet une liaison à rotule pour organe de véhicule routier, notamment pour suspension ou direction, cette liaison à rotule comprenant une première partie formant pivot, une seconde partie formant boîtier, qui sont articulées l'une à l'autre, ainsi qu'un organe d'étanchéité, définissant un volume intérieur de réception d'un lubrifiant, cet organe d'étanchéité étant lié à la fois par rapport au pivot et au boîtier, caractérisé en ce que cet organe d'étanchéité est fixé, de manière permanente, à la fois par rapport au pivot et au boîtier, et en ce que cet organe d'étanchéité comprend plusieurs éléments de renfort mécanique, réalisés en un matériau rigide, ainsi qu'un habillage assurant l'étanchéité, réalisé en un matériau souple, cet habillage souple reliant mutuellement les différents éléments de renfort tout en permettant leur débattement mutuel. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - l'organe d'étanchéité est apte à être déformé selon des rotations entre le pivot et le boîtier, intervenant au moins autour d'un axe principal du pivot, ainsi que d'un axe supplémentaire, perpendiculaire à l'axe du pivot; - le matériau rigide est un matériau plastique ou composite, ou encore un acier inoxydable; le matériau souple présente une dureté Shore A inférieure à 15, notamment voisine de 10; - le matériau souple présente un allongement supérieur à 500% ; - le second matériau est un silicone, notamment un fluorosilicone, ou encore un poly(éther-uréthane) ; - les éléments de renfort sont des anneaux de renfort, qui sont concentriques au moins en position de repos de la liaison à rotule; - les anneaux de renfort sont disposés en gradin, au moins dans la position de repos de la liaison à rotule; - l'habillage comprend plusieurs joints souples, intercalés entre deux anneaux de renfort adjacents; - deux joints souples adjacents sont reliés par des ponts de l'habillage, s'étendant dans des trous ménagés dans les anneaux de renfort; - l'habillage est surmoulé autour des éléments de renfort; les moyens de fixation permanente de l'organe d'étanchéité par rapport à la fois au pivot et au boîtier comprennent le collage et, éventuellement, le sertissage. L'invention a également pour objet un organe de véhicule routier, notamment une suspension ou une direction, caractérisé en ce qu'il est pourvu d'au moins une liaison à rotule telle que définie ci-dessus. L'invention va être décrite ci-après, en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple non limitatif, dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale, illustrant une liaison à rotule conforme à l'invention, dans sa position de repos; - la figure 2 est une vue en perspective, de dessous, illustrant la liaison à rotule de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe, analogue à la figure 1 mais à plus grande échelle, illustrant partiellement la liaison à rotule des figures précédentes; et - la figure 4 est une vue de face, illustrant une position de la liaison à rotule, dans laquelle son boîtier et son pivot affectent un débattement angulaire par rapport à la position de repos de la figure 1. La figure 1 illustre une liaison à rotule conforme à l'invention, qui est désignée dans son ensemble par la référence 2. Elle est susceptible d'équiper, de façon connue, un organe de véhicule routier non représenté, qui est par exemple une suspension ou encore une direction d'un poids lourd. Cette liaison à rotule 2 comprend de manière classique une première partie 4, formant pivot, qui possède une tige 6, ainsi qu'une tête sphérique 8. Dans le cas où la liaison équipe une suspension, cette tige 6 s'étend à partir de la fusée. La liaison à rotule 2 comprend également une seconde partie 10, formant boîtier. Ce dernier comporte une extrémité 12, qui est fixée sur le triangle inférieur, dans le cas où cette liaison équipe une suspension. Il est par ailleurs prévu un logement sphérique 14, à l'intérieur duquel la tête 8 du pivot 4 est apte à pivoter. La liaison à rotule 2 est en outre équipée d'un organe d'étanchéité, désigné dans son ensemble par la référence 16, qui est fixé à la fois sur le pivot 4 et le boîtier 10, comme on le verra dans ce qui suit. Les parois en regard de ce pivot 4, de ce boîtier 10 et de cet organe d'étanchéité 16 définissent un volume V de réception d'un lubrifiant, tel que de la graisse. Comme le montrent plus précisément les figures 2 et 3, l'organe d'étanchéité 16 comprend différents anneaux de renfort 18, réalisés en un matériau rigide. On citera, de manière non limitative, les matières plastique ou composite, ainsi que l'acier inoxydable. En position de repos de la liaison à rotule (figures 1 à 3), le corps de chaque anneau, vu en coupe transversale, est sensiblement parallèle à l'axe du pivot 4, à savoir qu'il est vertical. A titre de variante, ce corps peut présenter une orientation différente, telle que par exemple horizontale ou encore oblique. L'organe d'étanchéité 16 comporte également un habillage, désigné dans son ensemble par la référence 20, qui est réalisé en un matériau souple. On citera de manière non limitative les silicones, notamment les fluorosilicones, ou encore les poly(éther-uréthanes). La dureté Shore A du matériau formant l'habillage 20 est, à titre indicatif, inférieure à 15, notamment voisine de 10. De plus, ce matériau souple possède avantageusement un allongement supérieur à 500 %, à savoir qu'il est propre à s'allonger jusqu'à atteindre une longueur au moins cinq fois supérieure à sa longueur au repos, sans être sujet à la rupture. Cet habillage souple.20 est, de façon avantageuse, surmoulé autour des différents anneaux de renfort 18, par tout procédé connu en soi. Cet habillage définit tout d'abord une succession de joints annulaires 22, intercalés entre deux anneaux de renfort en regard. Il comprend également des ponts de liaison 24, reliant deux joints 22 adjacents, qui s'étendent dans des trous traversants 181i ménagés dans les anneaux 18. 2871203 6 Comme il ressort notamment des figures 1 à 3, les anneaux de renfort 18 sont placés de façon concentrique, au moins dans la position de repos de la liaison à rotule 2. De plus, ces anneaux forment des gradins, à savoir que ceux de plus grand diamètre sont décalés, par rapport à ceux de plus petit diamètre, selon l'axe principal du pivot, en l'occurrence vers le haut sur les différentes figures. Dans l'exemple illustré, il est prévu dix anneaux de renfort 18, ainsi que onze joints intermédiaires 22, étant entendu que ces deux nombres peuvent être bien évidemment différents. Il convient également de souligner que la hauteur des anneaux et celle des joints peuvent être ajustées, de manière à optimiser la réponse mécanique de l'ensemble de l'organe d'étanchéité, notamment à l'égard des déformations et des contraintes extérieures. A ses deux extrémités, respectivement haute et basse, l'organe d'étanchéité est pourvu de régions de liaison, permettant une fixation permanente sur le boîtier et le pivot. Il est tout d'abord prévu un col supérieur 26, dans lequel est ménagé une cannelure périphérique 28, ainsi qu'un fût inférieur 30, de plus faible diamètre. La fixation du col 26 sur les parois en regard du boîtier 10 est assurée, par exemple, par un sertissage associé à un collage. En outre, la fixation du fût 30 sur le pivot 4 est réalisée par collage. On notera donc que cet organe d'étanchéité 16 ne présente aucun degré de liberté en rotation ni en translation, à la fois par rapport au pivot 4 et au boîtier 10. Il convient de souligner qu'il existe de nombreuses variantes de réalisation, permettant la fixation permanente de l'organe d'étanchéité 16 sur le pivot 4 et le boîtier 10. En particulier, il est envisageable de fixer directement un des anneaux de renfort 18 ou un des joints 22 sur les parois en regard de ce pivot et de boîtier, notamment par collage. Les différents anneaux de renfort 18 assurent des fonctions de guidage mécanique, ainsi que de protection de l'ensemble de l'organe d'étanchéité à l'égard des agressions extérieures. En outre, l'habillage 20 assure une fonction d'étanchéité, et permet la liaison entre les anneaux de renfort 18, tout en autorisant leur débattement mutuel. Ainsi, en service, il existe une possibilité de débattement angulaire entre le boîtier 10 et le pivot 4, autour d'un axe X, qui est perpendiculaire au plan de la feuille. La déformation correspondante peut atteindre +/-15 degrés, de sorte que ce débattement possède une valeur globale d'environ 30 degrés. Lors d'une rotation autour de l'axe X, comme le montre la figure 4, le matériau de l'habillage 20 se comprime d'un premier côté de l'organe d'étanchéité 16, en l'occurrence à droite sur la figure 4. Ceci conduit alors au rapprochement mutuel des anneaux de renfort 18, sur ce premier côté. Par ailleurs, à gauche de cette même figure 4, l'habillage 20 a tendance à s'étirer, ce qui provoque un éloignement mutuel des différents anneaux de renfort 18. Il est également à remarquer que, grâce à l'invention, il existe une possibilité de rotation de l'organe d'étanchéité 16 par rapport à l'axe Z du pivot 4, quand bien même cet organe 16 est fixé de manière permanente par rapport à la fois au pivot et au boîtier. En effet, grâce à la nature souple de son matériau constitutif, l'habillage 20 est susceptible d'affecter un mouvement de vrille, ce qui autorise les différents anneaux à entrer en rotation mutuelle, deux à deux, tout en restant sensiblement concentriques. Il existe ainsi une possibilité de déformation de l'organe d'étanchéité de 120 degrés par rapport à l'axe vertical Z, dans un sens ou dans l'autre. Ceci correspond donc à un débattement global d'environ 240 degrés, qui autorise une adaptation satisfaisante de la liaison à rotule 2 à toutes les contraintes fonctionnelles. L'invention permet de réaliser les objectifs précédemment mentionnés. En effet, l'organe d'étanchéité qui en fait l'objet est fixé de façon permanente, non seulement sur le boîtier, mais encore sur le pivot de la liaison à rotule. Par conséquent, l'étanchéité permise à ses deux extrémités par l'organe 16 est de type statique. Or, celle-ci est nettement plus facile à maîtriser que l'étanchéité dynamique, intervenant dans l'art antérieur entre l'organe d'étanchéité et le pivot. On rappellera en effet que, dans les solutions connues, ce pivot possède au moins un degré de liberté en rotation par rapport à l'organe d'étanchéité. Par conséquent, l'invention autorise une étanchéité, dont l'efficacité est notablement supérieure à celle permise par les agencements de l'art antérieur. A cet égard, il est à souligner que la présence de l'habillage souple autorise, de façon fiable, cette fixation permanente de l'organe d'étanchéité. En effet, cet habillage confère différentes possibilités de déformation à l'organe d'étanchéité, selon plusieurs directions. Enfin, on notera que la présence des différents anneaux de renfort rigides permet d'augmenter la durée de vie de l'ensemble de l'organe d'étanchéité. En particulier, ces organes de renfort assurent une protection fiable à l'égard des agressions extérieures. 9 REVENDICATIONS 1. Liaison à rotule (2) pour organe de véhicule routier, notamment pour suspension ou direction, cette liaison à rotule comprenant une première partie formant pivot (4), une seconde partie formant boîtier (10), qui sont articulées l'une à l'autre, ainsi qu'un organe d'étanchéité (16), définissant un volume intérieur (V) de réception d'un lubrifiant, cet organe d'étanchéité (16) étant lié à la fois par rapport au pivot (4) et au boîtier (10), caractérisé en ce que cet organe d'étanchéité (16) est fixé, de manière permanente, à la fois par rapport au pivot (4) et au boîtier (10), et en ce que cet organe d'étanchéité comprend plusieurs éléments de renfort mécanique (18), réalisés en un matériau rigide, ainsi qu'un habillage (20) assurant l'étanchéité, réalisé en un matériau souple, cet habillage souple (20) reliant mutuellement les différents éléments de renfort (18) tout en permettant leur débattement mutuel. 2. Liaison à rotule selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe d'étanchéité (16) est apte à être déformé selon des rotations entre le pivot (4) et le boîtier (10), intervenant au moins autour d'un axe principal (Z) du pivot (4), ainsi que d'un axe supplémentaire (X), perpendiculaire à l'axe (Z) du pivot. 3. Liaison à rotule selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le matériau rigide est un matériau plastique ou composite, ou encore un acier inoxydable. 4. Liaison à rotule selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le matériau souple présente une dureté Shore A inférieure à 15, notamment voisine de 10. 2871203 10 5. Liaison à rotule selon l'une quelconque des revendications, caractérisé en ce que le matériau souple présente un allongement supérieur à 500. 6. Liaison à rotule selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le second matériau est un silicone, notamment un fluorosilicone, ou encore un poly(éther-uréthane). 7. Liaison à rotule selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les éléments de renfort sont des anneaux de renfort (18), qui sont concentriques au moins en position de repos de la liaison à rotule (2). 8. Liaison à rotule selon la revendication 7, caractérisée en ce que les anneaux de renfort (18) sont disposés en gradin, au moins dans la position de repos de la liaison à rotule (2). 9. Liaison à rotule selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que l'habillage (20) comprend plusieurs joints souples (22), intercalés entre deux anneaux de renfort adjacents (18). 10. Liaison à rotule selon la revendication 9, caractérisée en ce que deux joints souples (22) adjacents sont reliés par des ponts (24) de l'habillage (20), s'étendant dans des trous (181) ménagés dans les anneaux de renfort (18). 11. Liaison à rotule selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'habillage (20) est surmoulé autour des éléments de renfort (18). 12. Liaison à rotule selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens de fixation permanente de l'organe d'étanchéité (16) par rapport à la fois au pivot (4) et au boîtier (10) comprennent le collage et, éventuellement, le sertissage. 13. Organe de véhicule routier, notamment suspension ou direction, caractérisé en ce qu'il est pourvu d'au moins une liaison à rotule conforme à l'une quelconque des revendications précédentes.