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Portée en caoutchouc lubrifiai
La présente invention concerne une, portée en caoutchoue lu- brifiée dans laquelle le lubrifiant est retenu d'une manière per- manente. Par le terme "caoutchouc" on entend du caoutchouc natu- rel et des élastomères caoutchouteux synthétiques, D'autre part, par le terme "permanent" on entend que la portât n'est pas lubri- fiée périodiquement, c'est-à-dire qu'aucun lubrifiant n'y est ajouta pendant sa vie et qu'on la remplace si elle devient défec. tueuse.
Les portées en caoutchouc connues comprennent deux douilles métalliques espacées l'une de l'autre et entre elles du caoutchouc est disposé de façon qu'un mouvement de rotation relatif* entre les
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douilles engendre une force de cisaillement dans le caoutchouc, Le caoutchouc est collé ou fixé aux deux douilles chimiquement ou par friction ou par une combinaison de ces deux moyens. Pour des portées présentant une forte adhérence par friction,
on utilise souvent un lubrifiant temporaire lors de leur montai lorsque la buselure de caoutchouc est "enfoncée" entre les douilles métallique$* ta presque totalité de ce lubrifiant temporaire est exprimée hors de la portée pendant le montage et le reste du lubrifiant est absorbé par le caoutchouc en Iras peu de temps ce qui donne un dis- positif présentant la friction ou l'adhérence élevées désirées entre le caoutchouc et les douilles lorsqu'on en fait l'usage au- quel il était destiné.
Des portées et des buselures construites suivant ces techniques ont été utilisées avec succès extensivement dans la construction automobile, en particulier dans les articulations des bras de sus- pension avant, les articulations des amortisseurs, les buselures de la timonerie de direction, les buselures des bras de suspension arrière, etc.
Les portées en caoutchouc décrites plus haut possèdent des OR* ractéristiques de flexibilité en torsion élevées qui sont mises en évidence par le fait que, si l'une ou l'autre des deux douilles est amenée à tourner en torsion par rapport à l'autre, les forces en- gendrées dans le caoutchouc tendent à ramener les douilles dans leurs positions initiales.
Les caractéristiques de flexibilité en torsion inhérentes ont créé des problèmes et des limitations dans la construction d'acces- noires de suspension pour automobiles pour obtenir des qualités de roulement particulières et, par conséquent, l'industrie a besoin d'une portée en caoutchouc peu coûteuse qui conserve toutes les par- ticularités souhaitables de la portée en caoutchouc connue mais qui présente des caractéristiques de flexibilité ou de couple faibles.
Quoioue l'accessoire de châssis d'automobiles soit la première application industrielle de la portée en caoutchouc lubrifiée de
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l'invention, cette portée possède des caractéristiques si intéres- santes que de nombreux domaines s'ouvrent à elle et il doit être bien entendu que la description de l'invention appliquée à la construc- tion automobile ne constitue qu'un exemple et ne limite l'invention en aucune façon.
Le dispositif précité procure une interface de portée caoutchouc métal étanche et lubrifiée d'une manière permanente et est parti- culièrement utile pour des buselures oscillantes dans lesquelles la charge en kg/cm2 ne dépasse pas une valeur modérée , et il fonctionne parfaitement lorsque la buselure oscille d'un angle appré- ciable et n'est pas soumise à des périodes d'inactivité prolongée.
Le dispositif peut également fonctionner dans de nombreux cas dans lesquels l'intérieur tourne par rapport à l'extérieur.
L'expérience acquise avec la buselure caoutchouc-métal étanche lubrifiée d'une manière permanente a montré que des charges élevées ' peuvent refouler le lubrifiant et produire un contact caoutchouc- métal essentiellement sec à un endroit déterminé dans la buselure.
De même, des périodes d'inactivité prolongées sous charge peuvent avoir pour effet de faire migrer le lubrifiant y contenu et d'assé- cher un endroit de la buselure et, lorsque la buselure est ultérieu rement animée d'un mouvement oscillant, elle se détériore à cet endroit. Un autre état extrêmement grave résulte de longues périodes ; d'oscillation relative très faible entre le caoutchouc et les organe$ métalliques.
Les petites oscillations empêchent les alvéoles remplis de lubrifiant dans le caoutchouc de balayer la surface métallique et de reconstituer ainsi le film de lubrifiant sur la surface de l'organe métallique et les zones de contact caoutchouc-métal suppor- tant la charge peuvent perdre progressivement leur fila de lubrifiant au profit des alvéoles ce qui entraîne l'établissement de conditions de fonctionnaient à sec et par conséquent détériore la buselure.
La présente invention a pour but de procurer une buselure ou une portée en caoutenouc lubrLfiée de manière permanente$ dépourvue
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en substance de toute flexibilité en torsion, ayant un coefficient de frottement très faible et résistant à des charges élevées et à des périodes d'oscillation prolongées de faible amplitude.
L'invention a encore pour but de procurer une portée ou une buselure en caoutchouc et métal du type à douille dépourvue de toute flexibilité en torsion inhérente qui conserve toutes les particu- larités souhaitables des portées en caoutchouc quant à la déforma- tion axiale et radiale, l'isolation aux chocs, la diminution du bruit, etc., et qui résiste à des chargea élevées et à des périodes d'inactivité prolongées sans perdre le film de lubrifiant présent entre le caoutchouc et le métal.
L'inven tion a encore pour but de procurer une portée en caoutchouc lisse contenant d'une façon permanente deux réserves de matière lubrifiante enfermées de façon étanche dans la portée, l'une dans les fins pores de la portée et l'autre dans les alvéoles de sorte qu'aucun lubrifiant supplémentaire ne peut ou ne doit être ajouté pendant la vie de la portée.
Pour bien faire comprendre la présente invention ainsi que ses buts précités et d'autres encore, on la décrira oi-après,à. titre d'exemple, avec référence au dessin annexé.
Une particularité de l'invention réside dans la réalisation d'une portée lubrifiée d'une manière permanente dans laquelle un organe relativement dur est fait de fibres enrobées de polymère qui délimitent des pores et un organe de support en matière élasto- mère relativement molle est fixé directement contre la face posté- rieure de l'organe relativement dur. L'organe relativement dur con- tient dans ses pores un lubrifiant et sa face antérieure coopère avec une surface de portée correspondante d'un organe qui est plus dur que l'orpane relativement dur pour se déplacer par rapport à ce der- nier.
Suivant une autre particularité de l'invention, en plus de la construction décrite plus haut, la face antérieure de l'organe fi-
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breux relativement dur enrobé de polymère délimite plusieurs alvéolée formant des réservoirs à lubrifiant.
Dans le dessin annexé! la Fig.1 est une vue de coté d'une buselure caoutchouc-métal typique montrant les alvéoles formant les réservoirs à lubrifiant la Fig.2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la Fig.1 mon- trant la buselure logée dans un tube métallique la Fig.3 est une coupe d'une buselure légèrement codifiée dans un assemblage ; la Fig. est une coupe montrant l'invention appliquée à une rotule ; la Fig.5 est une vue en plan de l'invention appliquée à une rondelle de butée ou un plateau d'embrayage; la Fig .6 est une coupe suivant la ligne 6-6 de la Fig.5; et, la Fig.7 reproduit une photographie fortement agrandie montrant les fibres enrobées de polymère,les pores entre ces fibres et le lubrifiant y Incorporé.
Les Figs. 1 et 2 représentent une buselure tubulaire 10 compre- nant un organe relativement dur 11 fait de fibres enrobées de poly- mère et séparées par des pores, La Fig.7 est une vue fortement agran- die des fibres 12 disposées irrégulièrement et enrobées chacune en. substance entièrement d'un polymère. Un organe de support élasto- mère relativement mou 13, tel qu'un organe en caoutchouc, est fixé directement contre la face postérieure de l'organe relativement dur 11 pour supporter ce dernier élastiquement. Comme le montre la Fig.7, l'organe relativement dur 11 contient un lubrifiant 14 dans les pores existant entre les fibres enrobées de polymère.
La face antérieure de l'organe relativement dur 11 peut présenter plusieurs alvéoles formant réservoirs 16 destinés à recevoir et à retenir un lubrifiant tel qu'une graisse de silicone et les brides d'extrémité 17 et 18 de la buselure 10 peuvent assurer l'étanchéité afin de maintenir le
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lubrifiant entre la buselure 10 et l'organe tubulaire 15 en vue de réaliser un dispositif lubrifié d'une manière permanente.
La portée caoutchouc-Métal étanche lubrifiée d'une manière permanente de la demande de brevet américain n* 103.690 propriété de la demanderesse comporte du lubrifiant dans des alvéoles ou ré- servoirs prévus entre l'organe métallique extérieur et la buselure en caoutchouc et elle fonctionne parfaitement en charge lorsque la 2 charge statique ne dépasse pas environ 28 Kg/cm .
Au-dessus de cette charge,les nervures en caoutchouc relativement mou supportant la charge, situées entre les alvéoles, sont refoulées dans les alvéoles et le lubrifiant doit nécessairement s'écouler vers une par- tie moins chargée de la buselure. En*fonctionnement, lorsque les parties de la buselure subissent presque continuellement un mouvement oscillant relatif, cette migration de l'excès de lubrifiant qui est normalement contenu dans les alvéoles n'entraîne pas de difficultés.
Cependant, si une buselure fortement chargée reste au repos pendant une période de temps prolongée, comme c'est le cas lorsqu'une auto- mobile ne roule pas pendant plusieurs semaines,une zone sèche peut se former entre l'organe tubulaire extérieur en acier et la buse- lure en caoutchouc. Lors d'un déplacement relatif ultérieur, la buselure en caoutchouc peut donc être détériorée.
Pour éliminer ce risque de détérioration, suivant la présente invention, la couche en surface de l'organe de support en caoutchouc de la portée caoutchouc-métal est relativement dure comparée au caoutchouc de cet organe de support et est relativement poreuse,les pores contenant un lubrifiant. Cela étant, l'interface de la portée comporte un grand nombre de pores étroitement espacés et remplis de lubrifiant et il y a donc toujours une réserve de lubrifiant. Le lubrifiant contenu dans les pores de la couche relativement dure ne migre pas sous charge,même si celle-ci est maintenue-pendant une période de temps prolongée.
De même, un mouvement relatif entre les surfaces coopérantes de la portée, même faible, est suffisant pour
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déplacer une petite quantité de lubrifiant sur la surface métallique de manière à assurer une alimentation ininterrompue de graisse ou autre lubrifiant sur les surfaces mobiles l'une par rapport à l'autre
Dans un dispositif dans lequel la surface comporte de grands alvéoles 16, la couche relativement dure, outre qu'elle est poreuse et qu'elle contient du lubrifiant,empêche la charge de déformer l'or- gane de support en caoutchouc au point que les alvéoles 16 dispa- raissant pratiquement.
L'organe dur 11 limite par conséquent la mi- gration de grandes quantités de lubrifiant des zones fortement char. gées et permet à la buselure de supporter des charges beaucoup plus élevées que celles qu'elle pourrait supporter sans l'organe rela- tivement dur.
Dans la construction automobile, il est préférable que le tube extérieur 15 soit en métal et ait une surface intérieure lisse quoique, évidemment, il n'est pas essentiel dans de nombreux cas d'utiliser du métal.
L'organe de support en matière élastomère relativement molle 13 est de préférence soutenu par un organe intérieur tel que le tube .
19 qui facilite le montage et qui peut être en caoutchouc naturel ou artificiel. L'organe relativement dur 11 est de préférence formé de fibres de cellulose disposées irrégulièrement, par exemple du papier, chaque fibre étant en substance complètement enrobée de @ polymère tel que du latex ou une matière analogue. Cet enrobage des fibres ne détruit pas la nature essentiellement poreuse du papier et un lubrifiant nec ou liquide peut être introduit dans les pores.
Le lubrifiant sec peut être du graphite ou du nylon en poudre ou des matières analogues, ou bien les pores peuvent être remplis d'un lu- brifiant liquide ou semi-liquide tel que de l'huile ou de la graisse. ' Comme chaque fibre du papier est enrobée de polymère, la couche dure 11 ne tend pas à gonfler à la longue et ainsi à modifier d'une fa- çon indésirable les dimensions de la portée. Le papier qui forme la couche relativement dure 11 est de préférence comprimé à des près- sions élevées de l'ordre de 105 kg/cm2 pendant la fabrication,afin
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d'assurer une stabilité dimensionnelle sur une longue période de temps, même lorsqu'il s'agit de lubrifiant liquide.
La stabilité dimensionnelle est importante. Le papier imprégné de latex puis comprimé est très dur et c'est ce revêtement dur as- socié à la buselure de caoutchouc plus molle qui limite la déforma- tion du caoutchouc en permettant au dispositif de supporter une charge beaucoup plus élevée et en diminuant le risque que le lubri- fiant soit chassé des alvéoles formant réservoirs.
Le profil de la face de portée de la matière relativement dure tend à limiter la migration de masses importantes de lubrifiant et coopère avec les petites masses de lubrifiant contenues dans les pores pour assurer une bonne répartition locale du lubrifiant dans une large variété de conditions de travail et, même après une période d'inactivité i prolongée, lorsque l'oscillation commence, la lubrification est presque immédiate et la matière 11 qui est beaucoup plus dure que le caoutchouc est moins susceptible de se déchirer et d'être dété- riorée par une courte durée de fonctionneront en substance à sec,
La couche 11 est relativement dure comparée au caoutchouc de l'organe de support 13 et l'introduction de la buselure dans le tu- be extérieur 15, avec auatae serré,
peut la détériorer. Comme la surface relativement dure 11 est dimensionnellement stable, la portée peut être assemblée avec ou sans ajustage serré.
Un procédé de montage avantageux de la portée consiste à placer le papier comprimé imprégné de latex dans un moule et à vul- caniser partiellement le caoutchouc 13 contre le papier. On obtient ainsi une bonne adhérence entre le support de caoutchouc 13 et le papier imprégné de latex 11. On introduit ensuite cet ensemble partiellement vulcanisé dans le tube métallique extérieur 15 et le vulcanise complètement de sorte que le caoutchouc revêtu de papier se solidifie de façon permanente. Ce procédé élargit les tolérances possibles du tube extérieur et empêche des détériorations qui au- trement pourraient être produites'en essayant d'introduire de force
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l'organe relativement dur 11 dans un tube métallique dont les tolérances devraient être maintenues étroites.
Le dispositif peut être vendu sous la forme représenta sur la Fig.1, sans le tube métallique extérieur 15, et l'acheteur peut alors monter le dispositif dans une articulation telle que celle représentée sur la Fil.'. Le dispositif, avant la vente, peut éga- lement être monté dans une douille métallique extérieure 15, comme le montre la Fig.2.
La Fig.3 représente une installation typique d'une articulation suivant l'invention. Dans cette installation, l'articulation re- lie un bras de suspension supérieur 20 à un axe 21 dans une suspension d'automobile.
La portée 10 est tabulaire et s'ajuste autour d'une partie d'extrémité délardée 23 de l'axe du bras de suspension et elle est maintenue presse de force contre un épaulement 24 du bras de suspension supérieur 20. La partie d'extrémité délardée 23 de l'axe 21 du bras de suspension est alésée et taraudée et un boulon 25 est engagée dans la portée 10 et se visse dans l'axe 21 du bras de suspension, bloquant ainsi la portée en place.
La douille intérieure 19 est de préférence collée ou autrement fixée à l'organe intérieur en caoutchouc 13 de sorte que tout dé- placement relatif entre les douilles métalliques intérieure 19 et extérieure 15 a lieu entre la surface extérieure lubrifiée de l'or- gane relativement dur 11 et la face intérieure du tube extérieur 15.
Cependant, on ne sortirait pas du cadre de l'invention en fixant le caoutchouc par friction ou autrement à l'organe métallique exté- rieur et en fixant l'organe relativement dur à la surface inférieure de l'organe en caoutchouc relativement plus mou. Le déplacement re- latif se produiraitalors entre la douille métallique intérieure et la surface lubrifiée de l'organe relativement dur.
En plus de l'articulation tubulaire représentée sur la Fig.3, l'invention est applicable à des rotules comme le montre la Fig.4.
Dans cette application,une couche relativement dure 31 est fixée 1
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la surface intérieur de l'organe en caoutchouc 30 et est pourvue d'alvéoles recevant le lubrifiant 32, cette couche étant comparable à la couche 11 de la Fig,2, sous tous rapports, du fait qu'elle est formée de fibres de cellulose disposées irrégulièrement et enrobées de latex et contenant un lubrifiant. Un déplacement relatif se produit entre la partie sphérique 31, 33 et la rotule et la couche lubrifiée 31.
Un chapeau 34, connu en soi, est placé autour de l'extérieur de l'organe en caoutchouc 30.
En outre, l'invention est applicable à des recouvrements de plateaux d'embrayage, des rondelles de butée ou des organes analo- gues plats, cornue le montrent les Pige.5 et 6. Dans cette construc- tion, l'organe intérieur en caoutchouc 40 est supporté par une couche dure telle que de l'acier 41 et sa face opposée comporte une couche 42 qui,! est fixée et qui est plus dure que le caoutchouc 40. Les alvéoles 43 sont de préférence formés dans la face exté- rieure de la couche relativement plus dure 42 pour recevoir et retenir du lubrifiant et la matière de la couche 42 est sous tous rapports équivalente à la couche 11 décrite plus haut.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux formes d'exé- cution décrites ci-dessus, auxquelles des changements et modifica- tions peuvent être apportés sans sortir de son cadre.