Brevet FR2990731A1 — publié le 20131122

Dispositif de liaison à rotule La présente invention concerne un dispositif de liaison à rotule. Pour réaliser une liaison à rotule entre deux pièces mécaniques, un opérateur peut utiliser un dispositif de liaison à rotule. Un tel dispositif est parfois dénommé plus simplement « rotule » ou encore « rotule de fixation » par exemple. Un dispositif de liaison à rotule peut comprendre une cage extérieure et une bille. La bille est alors insérée dans la cage 10 extérieure. Il est à noter que la bille elle-même est parfois dénommée « rotule ». Cette bille est aussi parfois dénommée « bille sphérique ». Toutefois, cette expression peut paraître abusive dans la mesure 15 où la bille comporte parfois deux méplats à deux extrémités opposées. Ainsi, la bille est en fait une sphère tronquée au niveau de deux pôles. Néanmoins, cette expression étant couramment utilisée, la bille d'un dispositif de liaison à rotule est dénommée « bille 20 sphérique » par la suite, que la sphère de cette bille soit tronquée ou non. Dans ces conditions, la cage extérieure peut être fixée par des moyens usuels à une première pièce mécanique. De même, la bille sphérique peut être fixée à une deuxième pièce mécanique, 25 par exemple en utilisant un axe de fixation traversant de part en part la bille sphérique par ses pôles tronqués. L'axe de fixation peut être solidaire de la bille sphérique, voire traverser partiellement cette bille sphérique. Une bille sphérique peut donc comprendre une boule partiellement tronquée ou non, et éventuellement solidaire d'un 5 moins un axe. Un tel dispositif de liaison à rotule est fréquemment utilisé. Cependant, la bille sphérique frotte contre une paroi interne de la cage extérieure. La bille sphérique et la cage extérieure s'érodent alors naturellement au cours de la vie du dispositif de 10 liaison à rotule. L'usure de la bille sphérique et de la cage extérieure entraîne la création d'un jeu indu entre cette bille sphérique et cette cage extérieure. Par conséquent, cette usure conduit finalement au remplacement du dispositif de liaison à rotule en fonction de critère 15 de dépose établi par le constructeur. Ce, critère de dépose peut consister en un jeu maximal admissible entre la cage extérieure et la bille sphérique. Ce critère de dépose paraît cohérent avec la problématique rencontrée. Néanmoins, le jeu présent entre la cage extérieure et la bille 20 sphérique est difficilement mesurable. Un opérateur tend alors à l'évaluer de manière sensitive en déplaçant la bille sphérique par rapport à la cage extérieure. Une telle évaluation comporte dès lors une certaine imprécision. En outre, l'opérateur manoeuvre souvent le dispositif de 25 liaison à rotule lorsque ce dispositif de liaison à rotule est fixé aux pièces à assembler. Toutefois, le dispositif de liaison à rotule est souvent précontraint dans cette configuration. L'opérateur peut alors difficilement contrer la précontrainte pour évaluer un éventuel jeu présent entre la cage extérieure et la bille sphérique. Pour limiter l'usure par frottement, un moyen anti-frottement peut être interposé entre la bille sphérique et la cage extérieure. Ce moyen anti-frottement peut être fixé à la paroi interne de la cage extérieure en regard de la bille sphérique, ou à l'inverse à la paroi externe de la bille sphérique en regard de la cage extérieure. Un tel moyen anti-frottement est parfois dénommé « liner » en langue anglaise. Bien qu'efficace, le moyen anti-frottement, la bille sphérique et/ou la cage extérieure s'érodent quand même au cours de leur utilisation. La présente invention a alors pour objet un dispositif de liaison à rotule visant à faciliter la détection d'un jeu devant engendrer la dépose de ce dispositif de liaison à rotule. Parmi l'arrière plan technologique, on connaît les documents FR 2 196 051 et GB 1 392 885. Ces documents présentent un dispositif de liaison à rotule muni d'une bille sphérique dénommée « goujon » qui est insérée 20 dans une cage extérieure. La bille sphérique est munie d'un axe de fixation saillant de la cage extérieure, et d'un méplat opposé audit axe de fixation. Cette cage extérieure est en outre pourvue d'un coussinet porteur annulaire et d'une coupelle de rattrapage de jeu entourant une 25 boule de la bille sphérique. La coupelle est plaquée contre le coussinet par une bague. La coupelle comporte en outre une protubérance cylindrique. Cette protubérance cylindrique inclut en face du méplat de la bille sphérique un conduit équipé d'un système de graissage. De plus, un capuchon peut être emmanché en force sur la protubérance. Cette protubérance tend à saillir de la cage extérieure. Cependant, lorsque les organes du dispositif de liaison à rotule s'érodent, la protubérance tend à rentrer dans la cage extérieure. Cette protubérance représente alors un moyen de détection d'usure visuel. La protubérance peut être colorée pour faciliter sa visualisation, la couleur n'intervenant toutefois pas sur la détection d'usure. Les documents FR 2 773 131 et US 6 533 491 présente un dispositif de liaison à rotule pour automobile. Ce dispositif comporte un coussinet définissant une portée. Le coussinet se déplace à mesure de l'usure d'une bille sphérique pour activer un moyen d'indication d'usure. Les documents FR 2 196 051, GB 1 392 885, FR 2 773 131 et US 6 533 491 prévoient donc un moyen mécanique se déplaçant suite à l'usure d'une bille sphérique. -Dans un cas, une protubérance se déplace pour signaler l'usure, alors que dans l'autre cas un coussinet se déplace pour activer un moyen d'indication d'usure. Le document EP 0 632 207 présente un dispositif de liaison à rotule muni d'une bille sphérique et d'une cage extérieure. Ce dispositif inclut un moyen anti-frottement inséré entre la bille sphérique et la cage extérieur. Ce moyen anti-frottement est 25 un garnissage en un matériau polymère comprenant deux demi-coquilles. L'usure du dispositif est mesurée par le biais d'une mesure de conductivité électrique. Selon l'invention, un dispositif de liaison à rotule est muni d'une cage extérieure ainsi que d'une bille sphérique, un moyen anti-frottement étant interposé entre la cage extérieure et la bille sphérique. De plus, le dispositif de liaison à rotule comporte un moyen de détection d'usure coopérant avec le moyen anti-frottement entre la cage extérieure et la bille sphérique, le moyen de détection d'usure ayant une première couleur distincte d'une deuxième couleur du moyen anti-frottement pour signaler visuellement une usure via un changement de couleur. Le moyen de détection d'usure et le moyen d'usure sont empilés et de couleurs distinctes pour signaler une usure. En effet, en fonction de la réalisation, le moyen de détection d'usure peut soit être un moyen fusible pouvant être détruit par 15 frottement, soit au contraire apparaître suite à l'usure du moyen anti-frottement. Indépendamment de 1.à variante, le moyen de détection d'usure permet de repérer visuellement une usure devant conduire au remplacement du dispositif, cette usure générant un 20 changement de couleur au sein du dispositif. Le critère de dépose devient un critère de déposé lié à l'apparition ou la disparition de la couleur du moyen de détection d'usure, contrairement à l'état de la technique prévoyant un critère lié à la translation d'une pièce mécanique. 25 Ce dispositif peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques additionnelles qui suivent. Selon un premier mode de réalisation, le moyen de détection d'usure peut être fixé sur une paroi externe de la bille sphérique qui est en regard de la cage extérieure, le moyen anti-frottement étant fixé au moyen de détection d'usure en recouvrant ce moyen de détection d'usure, le moyen anti-frottement étant en contact avec la cage extérieure et mobile par rapport à cette cage extérieure. Lors de l'utilisation du dispositif, le moyen anti-frottement frotte alors contre la paroi interne de la cage extérieure. Il en résulte une érosion au moins locale de ce moyen anti-frottement. Lorsque l'érosion atteint un maximum, le moyen anti10 frottement ne recouvre plus, au moins localement le moyen de détection d'usure. Le moyen anti-frottement ayant une couleur distincte du moyen de détection d'usure, un opérateur peut aisément visualiser la mise à nue au moins locale du moyen de détection d'usure. Cet 15 opérateur en déduit qu'il convient de remplacer le dispositif de liaison à rotule. Par exemple, le moyen anti-frottement peut présenter une épaisseur de frottement inférieure ou égale à un jeu d'usure maximal par le constructeur pour garantir le fonctionnement du 20 dispositif afin de ne plus recouvrir au moins localement le moyen de détection d'usure lorsque le jeu d'usure maximal est atteint. Ce jeu d'usure maximal est défini par le constructeur pour garantir le fonctionnement du dispositif. En outre, cette épaisseur est dite « épaisseur de frottement » 25 pour la distinguer des autres épaisseurs mentionnées dans le texte. Selon un deuxième mode de réalisation, le moyen anti- frottement est solidarisé à une paroi interne de la cage extérieure en vis-à-vis de la bille sphérique, le moyen de détection d'usure étant fixé sur la bille sphérique en étant en contact avec le moyen anti-frottement et mobile par rapport à ce moyen anti-frottement. Lors de l'utilisation du dispositif, le moyen de détection d'usure frotte alors contre le moyen anti-frottement. Il en résulte une érosion au moins locale de ce moyen de détection d'usure, et éventuellement du moyen anti-frottement. Lorsque l'érosion atteint un maximum, le moyen de détection d'usure disparaît. Sa première couleur n'apparaît donc plus au moins localement, en mettant à nue localement la bille sphérique. Un opérateur peut aisément visualiser le changement de couleur en résultant, et en déduire qu'il convient de remplacer le dispositif de liaison à rotule. Par exemple, le moyen de détection d'usure présente une épaisseur d'usure inférieure ou égale à un jeu d'usure maximal afin de ne plus recouvrir au moins localement la bille sphérique lorsque le jeu d'usure maximal est'. atteint. Cette épaisseur est dite « épaisseur d'usure » pour la distinguer des autres épaisseurs mentionnées dans le texte. Selon un troisième mode de réalisation, le moyen anti- frottement est solidarisé à une paroi interne de la cage extérieure en vis-à-vis de la bille sphérique. Le moyen de détection d'usure comporte un colorant liquide qui est agencé dans une pluralité de réceptacles, chaque réceptacle étant au moins ménagé dans le moyen anti-frottement. Lors de l'utilisation du dispositif, le moyen anti-frottement frotte alors contre la paroi interne de la cage extérieure. Il en résulte une érosion au moins locale de ce moyen anti-frottement. 2 99073 1 8 Lorsque l'érosion atteint un maximum, le moyen anti- frottement n'obture plus au moins un réceptacle. Le colorant liquide se répand alors hors des réceptacles mis à l'air libre. Un opérateur peut aisément visualiser la fuite du colorant par 5 une inspection visuelle. Cet opérateur en déduit qu'il convient de remplacer le dispositif de liaison à rotule. Par exemple, le moyen anti-frottement comporte une pluralité de gorges débouchant sur la paroi interne, chaque réceptacle étant délimité par la cage extérieure et le moyen anti-frottement. La cage 10 extérieure peut aussi comporter des entailles en vis-à-vis de chaque gorge, chaque réceptacle étant défini par une gorge et l'entaille correspondante. Cette caractéristique vise à faciliter la fabrication du dispositif de liaison à rotule. 15 En outre, le moyen anti-frottement peut présenter une épaisseur tampon entre chaque réceptacle et la bille sphérique, cette épaisseùs tampon étant inférieure ou égale à un jeu d'usure maximal. Cette épaisseur est dite « tampon » pour la distinguer des autres épaisseurs mentionnées dans le texte. 20 L'invention et ses avantages apparaîtront avec plus de détails dans le cadre de la description qui suit avec des exemples de réalisation donnés à titre illustratif en référence aux figures annexées qui représentent : - la figure 1, une coupe explicitant un premier mode de 25 réalisation, - la figure 2, une coupe explicitant un deuxième mode de réalisation, et - la figure 3, une coupe explicitant un troisième mode de réalisation. Les éléments présents dans plusieurs figures distinctes sont affectés d'une seule et même référence. La figure 1 présente un dispositif de liaison à rotule 1 selon un premier mode de réalisation pour articuler une première pièce mécanique P1 à une deuxième pièce mécanique P2. Indépendamment de la réalisation, ce dispositif de liaison à rotule 1 inclut une cage extérieure 2 munie d'une paroi interne 2'. La paroi interne 2' délimite en outre un orifice traversant de part en part la cage extérieure 2. Dès lors, le dispositif de liaison à rotule 1 inclut une bille sphérique 3 agencée dans ledit orifice. Cette bille sphérique 3 est alors munie d'une paroi externe 3' en forme de sphère dirigée vers la paroi interne 2'. La paroi interne 2' de la cage extérieure 2 est conformée à la forme de paroi externe 3' de la bille sphérique 3. La bille sphérique 3 représentée est une bille sphérique tronquée à ses pôles et apte à traverser par un axe de fixation 4. Cependant, les autres types de billes sphériques connues sont envisageables, et par exemple les billes sphériques de l'état de la technique qui est décrit précédemment. Deux pièces mécaniques peuvent alors être articulées l'une à l'autre par le dispositif de liaison à rotule. En effet, la bille sphérique peut être solidarisée à une première pièce mécanique P2, et la cage extérieure 2 peut être solidarisée à une deuxième pièce mécanique P1. Par ailleurs, le dispositif de liaison à rotule 1 est muni d'un moyen anti-frottement 5 pour ralentir l'usure de ce dispositif. Le moyen anti-frottement 5 est alors agencé entre la cage extérieure 2 et la bille sphérique 3. En outre, ce dispositif de liaison à rotule 1 est muni d'un moyen de détection d'usure 10 visant à signaler à un opérateur une usure impliquant le remplacement du dispositif de liaison à rotule 1. Ce moyen de détection d'usure 10 comporte une couche de matière de détection empilée sur une couche de matière de frottement du moyen anti-frottement 5. Cette couche de matière de détection peut être une couche continue selon le premier et le deuxième mode de réalisation et discontinue selon le troisième mode de réalisation. Dès lors, le moyen de détection d'usure 10 coopère avec le moyen anti-frottement 5 entre la cage extérieure 2 et la bille sphérique 3 pour signaler visuellement une usure via un changement de couleur. A cet effet, le moyen de détection d'usure 10 possède une première couleur distincte d'une deuxième couleur du moyen anti-frottement 5. Selon le premier mode de réalisation de la figure 1, le moyen de détection d'usure 10 est solidarisé à la paroi externe 3' de la bille sphérique 3. Par exemple, le moyen de détection d'usure comporte une couche réalisée à partir d'un liner colorisé dans la masse mais de même matière que le moyen anti-frottement, cette couche étant collée à la paroi externe. Il est envisageable de couvrir la paroi externe uniquement d'une couche de peinture, qui présente alors une tenue mécanique de surface supérieure à celle du moyen anti-frottement. Le moyen anti-frottement 5 comporte alors une couche de matière de frottement d'un type usuel fixé au moyen de détection d'usure 10. Par exemple, le moyen anti-frottement est collé au moyen de détection d'usure 10. Dès lors, le moyen anti-frottement recouvre le moyen de détection d'usure 10, en étant de plus en contact avec la cage extérieure 2. Le moyen anti-frottement 5 étant mobile par rapport à la cage extérieure 2 conjointement avec la bille sphérique, le moyen anti10 frottement 5 tend à s'user avec le temps. Cette usure induit alors une érosion du moyen anti-frottement permettant de découvrir au moins localement le moyen de détection d'usure. La première couleur du moyen de détection d'usure 10 devient alors visible. 15 Eventuellement, le moyen anti-frottement 5 peut présenter une épaisseur de frottement el inférieure ou égal à un jeu d'usure 'maximal défini par le constructeur. Lorsque cette épaisseur de frottement est érodée, le moyen de détection d'usure apparaît ce qui implique le remplacement du dispositif de liaison à rotule 1. 20 La figure 2 présente un deuxième mode de réalisation. Selon ce deuxième mode de réalisation, le moyen anti- frottement 5 est désormais solidarisé à la paroi interne 2' de la cage extérieure 2, par collage par exemple. Par contre, le moyen de détection d'usure 10 est solidarisé à 25 la paroi externe 3' de la bille sphérique 3. De plus, le moyen de détection d'usure 10 est en contact avec le moyen anti-frottement 5. Le moyen de détection d'usure 10 est alors mobile par rapport au moyen anti-frottement 5, conjointement avec la bille sphérique 3. Par suite, ce mouvement relatif induit un frottement entre le 5 moyen anti-frottement 5 et le moyen de détection d'usure. Dès que la première couleur caractéristique du moyen de détection d'usure 10 disparaît sous l'effet d'un tel frottement, un opérateur peut en déduire que le dispositif de liaison à rotule 1 doit être changé. Le remplacement peut devoir intervenir 10 immédiatement, ou dans un délai prédéterminé par le constructeur par exemple. A cet effet, le moyen de détection d'usure 10 présente éventuellement une épaisseur d'usure e2 inférieure ou égale à un jeu d'usure maximal afin de ne plus recouvrir au moins localement 15 la bille sphérique lorsque le jeu d'usure maximal est atteint. Selon le troisième mode de réalisation de la figure 3, le moyen anti-frottement 5 est solidarisé à la paroi interne 2' de la cage extérieure 2. Le moyen anti-frottement est de plus en contact avec la paroi externe 3' de la bille sphérique 3. 20 Le moyen de détection d'usure 10 comporte alors un colorant liquide 12 qui remplit une pluralité de réceptacles 15. Chaque réceptacle 15 est au moins partiellement ménagé dans le moyen anti-frottement 5. Ainsi, le moyen anti-frottement 5 présenté comporte une 25 pluralité de gorges 13. Chaque gorge 13 débouche sur la paroi interne 2'. Un réceptacle peut alors être défini uniquement par une gorge. Toutefois, selon la variante représentée, la cage extérieure 2 comporte de plus des entailles 14 en vis-à-vis de chaque gorge 13. Dans ces conditions, chaque réceptacle 15 est défini par une gorge 13 et l'entaille 14 correspondante. Indépendamment de la variante, chaque réceptacle 15 est délimité par la cage extérieure 2 et le moyen anti-frottement 5. Enfin, le moyen anti-frottement 5 représenté sur la figure 3 est pourvu d'une épaisseur tampon e3 entre chaque réceptacle 15 et la bille sphérique 3. Cette épaisseur tampon e3 est alors 10 éventuellement inférieure ou égale à un jeu d'usure maximal. Naturellement, la présente invention est sujette à de nombreuses variations quant à sa mise en oeuvre. Bien que plusieurs modes de réalisation aient été décrits, on comprend bien qu'il n'est pas concevable d'identifier de manière exhaustive tous 15 les modes possibles. Il est bien sûr envisageable de remplacer un moyen décrit par un moyen équivalent sans sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS1. Dispositif de liaison à rotule (1) muni d'une cage extérieure (2) ainsi que d'une bille sphérique (3), un moyen antifrottement (5) étant interposé entre la cage extérieure (2) et la bille sphérique (3), caractérisé en ce que le dispositif de liaison à rotule (1) comporte un moyen de détection d'usure (10) coopérant avec le moyen antifrottement (5) entre la cage extérieure (2) et la bille sphérique (3), le moyen de détection d'usure (10) ayant une première couleur distincte d'une deuxième couleur dudit moyen anti-frottement (5) pour signaler visuellement une usure via un changement de couleur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de détection d'usure (10) est fixé sur une paroi externe (3') de ladite bille sphérique (3) qui est en regard de la cage extérieure (2), ledit moyen anti-frottement (5) étant fixé au moyen de détection d'usure (10) en recouvrant ce moyen de détection d'usure (10), le moyen anti-frottement (5) étant en contact avec la cage extérieure (2) et mobile par rapport à cette cage extérieure (2). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit moyen anti-frottement (5) présente une épaisseur de frottement (el) inférieure ou égal à un jeu d'usure maximal afin de ne plus recouvrir au moins localement ledit moyen de détection d'usure lorsque le jeu d'usure maximal est atteint. 4. Dispositif selon la revendication 1,caractérisé en ce que ledit moyen anti-frottement (5) est solidarisé à une paroi interne (2') de la cage extérieure (2) en vis-à-vis de la bille sphérique (3), le moyen de détection d'usure (10) étant fixé sur ladite bille sphérique (3) en étant en contact avec ledit moyen anti-frottement (5) et mobile par rapport à ce moyen anti-frottement (5). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit moyen de détection d'usure (10) présente une épaisseur d'usure (e2) inférieure ou égal à un jeu 10 d'usure maximal afin de ne plus recouvrir au moins localement ladite bille sphérique lorsque le jeu d'usure maximal est atteint. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen anti-frottement (5) est solidarisé à une paroi interne (2') de la cage extérieure (2) en vis-à-vis de la 15 bille sphérique (3), ledit moyen de détection d'usure (10) comportant un colorant liquide (12) qui est agencé dans une pluralité de réceptacles (15), chaque réceptacle (15) étant au moins ménagé dans ledit moyen anti-frottement (5). 7. Dispositif selon la revendication 6, 20 caractérisé en ce que ledit moyen anti-frottement (5) comporte une pluralité de gorges (13) débouchant sur ladite paroi interne (2'), chaque réceptacle (15) étant délimité par ladite cage extérieure (2) et ledit moyen anti-frottement (5). 8. Dispositif selon la revendication 7, 25 caractérisé en ce que la cage extérieure (2) comporte des entailles (14) en vis-à-vis de chaque gorge (13), chaque réceptacle (15) étant défini par une gorge (13) et l'entaille (14) correspondante. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que ledit moyen anti-frottement (5) présente une épaisseur tampon (e3) entre chaque réceptacle (15) et ladite bille sphérique (3), cette épaisseur tampon (e3) étant inférieure ou égale à un jeu d'usure maximal.