Brevet FR2970052A1 — publié le 20120706

La présente invention se rapporte à une cage pour une rotule de direction d'un véhicule ainsi qu'à une rotule de direction d'un véhicule équipée d'une telle cage. Une cage pour une rotule de direction d'un véhicule connue de 5 l'état de la technique, la rotule de direction comportant un boîtier et un pivot muni d'une tête sphérique, comporte : - un fond destiné à être logé dans le boîtier de la rotule de direction, - des languettes de retenue réalisées dans un matériau flexible prédéterminé et s'étendant à partir du fond de manière à former une portion 10 sphérique destinée à recevoir et retenir la tête sphérique du pivot de la rotule de direction, chacune des deux languettes de retenue adjacente étant séparées par une entaille s'étendant de préférence sensiblement suivant une ligne méridienne de la portion sphérique. Il est connu de l'état de la technique d'utiliser comme matériau 15 flexible le polyoxyméthylène (POM). Les propriétés de glissement du POM avec le pivot, généralement réalisé en acier, favorisent notamment le fonctionnement de la rotule de direction avec peu de frottements, une bonne résistance à l'usure, et peu de nuisances sonores. L'inconvénient principal du POM est sa température de fonctionnement limitée à 90°C, température au- 20 delà de laquelle la résistance mécanique des languettes de retenue diminue fortement. Une possibilité suggérée dans le domaine technique des cages pour roulement, notamment dans le document FR 2 792 043, est d'utiliser comme matériau flexible un mélange d'un polymère du groupe des 25 polyphtalamides (PPA) avec un élastomère. Un tel matériau possède une température de fonctionnement supérieure à 140°C. La présence de l'élastomère permet d'assurer un démoulage facile de la cage sans risquer la rupture, le PPA étant un matériau de faible ductilité. Cette solution apparaît donc satisfaisante pour une cage pour roulement. 30 Cependant, les contraintes subies par une cage pour une rotule de direction d'un véhicule sont nettement supérieures à celles subies par une cage pour roulement si bien qu'il serait nécessaire d'ajouter une charge au mélange de PPA et de l'élastomère pour améliorer la résistance mécanique des languettes de retenue, la charge pouvant être des fibres de verre ou des 35 fibres de carbone. Or, l'amélioration de la résistance mécanique par la charge entraîne nécessairement une diminution de la flexibilité des languettes de retenue. Par conséquent, l'introduction de la tête sphérique du pivot dans la portion sphérique, qui occasionne une forte concentration des contraintes à la base des languettes de retenue, peut créer des fissures ou microfissures en raison de la diminution de la flexibilité des languettes de retenue, avec des risques de rupture. La présente invention vise à remédier en tout ou partie aux inconvénients précités et concerne une cage pour une rotule de direction d'un véhicule, la rotule de direction comportant un boîtier et un pivot muni d'une tête sphérique, la cage comportant : - un fond destiné à être logé dans le boîtier de la rotule de direction, - des languettes de retenue réalisées dans un matériau flexible prédéterminé et s'étendant à partir du fond de manière à former une portion sphérique destinée à recevoir et retenir la tête sphérique du pivot de la rotule de direction, chaque languette de retenue étant séparée d'une languette de retenue adjacente par une entaille s'étendant de préférence sensiblement suivant une ligne méridienne de la portion sphérique, la portion sphérique présentant un premier diamètre prédéterminé, les languettes de retenue comportant des portions d'extrémité délimitant une ouverture sensiblement circulaire présentant un second diamètre prédéterminé, la cage étant remarquable en ce que le nombre de languettes de retenue est adapté relativement audit matériau flexible de manière à ce que les entailles réduisent les contraintes de flexion subies par les languettes de retenue sous un seuil prédéterminé au-delà duquel la portion sphérique est susceptible de se rompre lorsque qu'elle reçoit la tête sphérique du pivot de la rotule de direction, et en ce que le rapport entre le premier diamètre et le second diamètre est sensiblement compris entre 1,15 et 1,35, et de préférence est sensiblement égal à 1.32. Ainsi, une telle cage selon l'invention permet d'améliorer significativement la flexibilité des languettes de retenue en créant un nombre suffisant de zones d'affaiblissement, définies par les entailles séparant les languettes de retenue, selon la nature du matériau flexible utilisé. Ces zones d'affaiblissement permettent de réaliser des languettes de retenue à bonne résistance mécanique (par exemple par l'intermédiaire d'un matériau flexible chargé en fibres de verre ou en fibres de carbone) tout en conservant une flexibilité suffisante afin de prévenir l'apparition de fissures ou microfissures à la base des languettes de retenue lors de l'introduction de la tête sphérique du pivot dans la portion sphérique. En outre, un tel rapport entre le premier diamètre et le second diamètre contribue, en conjugaison avec les zones d'affaiblissement, à limiter les contraintes de flexion subies par les languettes de retenue. Dans un mode de réalisation, le matériau flexible est sélectionné dans le groupe comportant les polyphtalamides, le polyétheréthercétone, le polybutylène téréphtalate et le polyéthylène téréphtalate, et le nombre de languettes de retenue est supérieur ou égal à 5, et de préférence est compris entre 5 et 15. Ainsi, de tels matériaux flexibles sont sélectionnés pour leur résistance mécanique satisfaisante au-delà de 90°C, température de fonctionnement limite du POM. Avantageusement, une cage selon l'invention présente une hauteur 15 prédéterminée, et chaque entaille présente une profondeur maximale sensiblement égale à 95% de ladite hauteur. Ainsi, une telle profondeur d'entaille permet d'améliorer la flexibilité des languettes de retenue. Selon une forme d'exécution, chaque languette de retenue 20 présente une épaisseur sensiblement comprise entre 0,4 et 0,95 mm, et de préférence sensiblement égale à 0,9 mm. Ainsi, une telle épaisseur des languettes de retenue permet d'améliorer la flexibilité des languettes de retenue. Selon une réalisation particulière, le matériau flexible comporte au 25 moins une charge sélectionnée dans le groupe comportant les fibres de verres et les fibres de carbone. Ainsi, une telle charge permet d'améliorer la résistance mécanique du matériau flexible. Selon une caractéristique avantageuse, le matériau flexible 30 présente une résistance à la traction supérieure ou égale à 250 N/mm2. Ainsi, de telles languettes de retenue possèdent une résistance à la traction supérieure aux languettes de retenue réalisées en POM, qui sont inférieures à 75 N/mm2. La présente invention se rapporte également à une rotule de 35 direction d'un véhicule, remarquable en ce qu'elle comporte : - un boîtier, - un pivot muni d'une tête sphérique, - une cage conforme à l'invention, le fond étant conformé pour être logé dans le boîtier, la portion sphérique étant conformée pour recevoir et retenir la tête sphérique du pivot. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation d'une rotule de direction d'un véhicule selon l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe d'une rotule de direction selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe à l'échelle agrandie d'une cage selon l'invention équipant la rotule de direction illustré à la figure 1. La rotule de direction 1 d'un véhicule illustrée à la figure 1 comporte : - un boîtier 10, pouvant être réalisé dans un matériau métallique tel que l'acier, le boîtier 10 étant destiné à être relié à une extrémité d'une crémaillère (non représentée), - un pivot 11 muni d'une tête sphérique 110, et s'étendant suivant un axe X'-X, le pivot 11 pouvant être réalisé en acier, - une cage 2. La cage 2 comporte : - un fond 20 logé dans le boîtier 10 de la rotule de direction 1, - des languettes de retenue 21 réalisé dans un matériau flexible s'étendant à partir du fond 20 de manière à former une portion sphérique 22 conformée pour recevoir et retenir la tête sphérique 110 du pivot 11 de la rotule de direction 1. Le matériau flexible est de préférence sélectionné dans le groupe comportant les polyphtalamides, le polyétheréthercétone, le polybutylène téréphtalate et le polyéthylène téréphtalate. La cage 2 peut être fabriquée par moulage par injection. Le matériau flexible peut comporter au moins une charge sélectionnée dans le groupe comportant les fibres de verres et les fibres de carbone. Le matériau flexible peut présenter une résistance à la traction 35 supérieure ou égale à 250 N/mm2. Comme illustré à la figure 2, la portion sphérique 22 présente un premier diamètre Dl prédéterminé. Les languettes de retenue 21 comportent des portions d'extrémité 210 délimitant une ouverture sensiblement circulaire présentant un second diamètre D2 prédéterminé. Le rapport entre le premier diamètre Dl et le second diamètre D2 est sensiblement compris entre 1,15 et 1,35, et est de préférence sensiblement égal à 1,32. Comme illustré à la figure 2, chaque languette de retenue 21 adjacente est séparée d'une languette de retenue 21 adjacente par une entaille 23 s'étendant sensiblement suivant une ligne méridienne de la portion sphérique 22. Le nombre de languettes de retenue 21 est adapté relativement au matériau flexible de manière à ce que les entailles 23 réduisent les contraintes de flexion subies par les languettes de retenue 21 sous un seuil prédéterminé au-delà duquel la portion sphérique 22 est susceptible de se rompre lorsque qu'elle reçoit la tête sphérique 110 du pivot 11 de la rotule de direction 1. Lorsque le matériau flexible est sélectionné dans le groupe comportant les polyphtalamides, le polyétheréthercétone, le polybutylène téréphtalate et le polyéthylène téréphtalate, le nombre de languettes de retenue 21 est supérieur ou égal à 5 (5 languettes de retenue 21 sont illustrées à la figure 2). La cage 2 présente une hauteur H prédéterminée. Chaque entaille 23 présente une profondeur maximale sensiblement égale à 95% de ladite hauteur H. Chaque languette de retenue 21 présente une épaisseur e 25 sensiblement comprise entre 0,4 mm et 0,95 mm, et de préférence sensiblement égale à 0,9 mm. Après avoir introduit dans la cage 2 un lubrifiant tel que graisse, puis la tête sphérique 110 du pivot 11, le boîtier 10 est serti sur la tête sphérique 110, comme illustré à la figure 1. 30 Bien entendu, le mode de réalisation de l'invention décrit ci-dessus ne présente aucun caractère limitatif. Des détails et améliorations peuvent y être apportés dans d'autres variantes d'exécution sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS1. Cage (2) pour une rotule de direction (1) d'un véhicule, la rotule de direction (1) comportant un boîtier (10) et un pivot (11) muni d'une tête 5 sphérique (110), la cage (2) comportant : - un fond (20) destiné à être logé dans le boîtier (10) de la rotule de direction (1), - des languettes de retenue (21) réalisées dans un matériau flexible prédéterminé et s'étendant à partir du fond (20) de manière à former une 10 portion sphérique (22) destinée à recevoir et retenir la tête sphérique (110) du pivot (11) de la rotule de direction (1), chaque languette de retenue (21) étant séparée d'une languette de retenue (21) adjacente par une entaille (23) s'étendant de préférence sensiblement suivant une ligne méridienne de la portion sphérique (22), la portion sphérique (22) présentant un premier 15 diamètre (D1) prédéterminé, les languettes de retenue (21) comportant des portions d'extrémité (210) délimitant une ouverture sensiblement circulaire présentant un second diamètre (D2) prédéterminé, la cage étant caractérisée en ce que le nombre de languettes de retenue (21) est adapté relativement audit matériau flexible de manière à ce 20 que les entailles (23) réduisent les contraintes de flexion subies par les languettes de retenue (21) sous un seuil prédéterminé au-delà duquel la portion sphérique (22) est susceptible de se rompre lorsque qu'elle reçoit la tête sphérique (110) du pivot (11) de la rotule de direction (1), et en ce que le rapport entre le premier diamètre (Dl) et le second 25 diamètre (D2) est sensiblement compris entre 1,15 et 1,35, et de préférence est sensiblement égal à 1,32. 2. Cage (2) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le matériau flexible est sélectionné dans le groupe comportant les 30 polyphtalamides, le polyétheréthercétone, le polybutylène téréphtalate et le polyéthylène téréphtalate, et en ce que le nombre de languettes de retenue (21) est supérieur ou égal à 5, et de préférence est compris entre 5 et 15. 3. Cage (2) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en 35 ce qu'elle présente une hauteur (H) prédéterminée, et en ce que chaqueentaille (23) présente une profondeur maximale sensiblement égale à 95% de ladite hauteur (H). 4. Cage (2) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce 5 que chaque languette de retenue (21) présente une épaisseur (e) sensiblement comprise entre 0,4 et 0,95 mm, et de préférence sensiblement égale à 0,9 mm. 5. Cage (2) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le matériau flexible comporte au moins une charge sélectionnée dans le 10 groupe comportant les fibres de verres et les fibres de carbone. 6. Cage (2) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le matériau flexible présente une résistance à la traction supérieure ou égale à 250 N/mm2. 7. Rotule de direction (1) d'un véhicule, caractérisée en ce qu'elle comporte : - un boîtier (10), - un pivot (11) muni d'une tête sphérique (110), 20 - une cage (2) selon l'une des revendications 1 à 6, le fond (20) étant conformé pour être logé dans le boîtier (10), la portion sphérique (22) étant conformée pour recevoir et retenir la tête sphérique (110) du pivot (11). 15