FR2471510A1

FR2471510A1 - Ball and socket joint - has flexible plastics housing and snap on closure plate to allow insertion of and retain ball

Info

Publication number: FR2471510A1
Application number: FR7930571A
Authority: FR
Inventors: Jean Auzolat
Original assignee: Equipements Automobiles Marchal SA
Current assignee: Equipements Automobiles Marchal SA
Priority date: 1979-12-13
Filing date: 1979-12-13
Publication date: 1981-06-19
Also published as: FR2471510B1

Abstract

The ball and socket joint consists of a plastics socket (7) moulded into a support plate (6). The upper half of the spherical socket is split into several leaves (9) enabling the socket to open out to admit the ball joint (3). A cavity (11) exists in the base of the socket packed with grease and which may contain guides to constrain the movement of the joint in one direction. A snap-on closure plate (13) has a rubber sealing washer (18). The closure plate fits over the upper leaves of the socket holding them closed over the ball joint (3).

Description

ARTICULATION A ROTULE PERFECTIONNEE.IMPROVED BALL JOINT.

La présente invention a trait à une articulation à rotule présentant une bonne étanchéité vis-à-vis de 11extérieur et susceptible de transmettre, par exemple, les mouvements dans une timonerie d essuie-glace
On sait que pour transmettre les mouvements entre plusieurs éléments d une channe cinématique, on utilise soit des articulations cyllndriques, soit des articulations à rotule lorsque lSon désire donner aux pièces art-iculées un degré de liberté supplémentaire. On connait. .. .The present invention relates to a ball joint having a good seal with respect to the outside and capable of transmitting, for example, movements in a wiper wheelhouse.
We know that to transmit the movements between several elements of a kinematic chain, we use either cylindrical joints or ball joints when we want to give the articulated parts an additional degree of freedom. We know. ...

...................... n une articulation à rotule dans la- quelle l'élément mâle de 1 t articulation est disposé à lVinté rieur d'un logement sphérique, une partie dudit logement étant délimitée par des lamelles élastiques, l'introduction de l'élément mâle dans le logement sphérique femelle s'effectuant à force en jouant sur la déformation élastique des lamelles pré- citées.Pour empêher l'élément male de ressortir du logement sphêrique,............................une bague de verrouillage maintient en position les lamelles élastiques du logement sphérique après que l'élément male ait été mis en place ;; le maintien de cette bague de verrouillage s'effectue par une plaque de fermeture qui, ou bien est solidaire de la bague de ver rouillage, ou bien vient s appuyer sur elle et est fixée par boulonnage sur la partie femelle de l'articulation. L'inconvé- nient de ce type de réalisation est que l'intérieur de l'partie culation ne présente aucune étanchéité vis-à-vis de l'extérieur lorsque la bague de verrouillage constitue une seule pièce avec la plaque de fermeture, il n'est pas possible, de façon simple, de prévoir un joint ; lorsque la bague de verrouillage et la plaque de fermeture constituent des pièces distinctes, la mise en place d'un joint présenterait l'inconvénient de multiplier les pièces distinctes nécessaires à la réalisation de lVarticu- lation à rotule. Par ailleurs, la fixation de la plaque de fer- meture par boulonnage est peu pratique lorsque les arçlwulations à rotule sont de faible dimension comme c'est le cas pour les articulations nécessaires pour les timoneries d ' essuie-glace. ...................... n a ball joint in which the male element of 1 t joint is arranged inside a spherical housing, a part of said housing being delimited by elastic lamellae, the introduction of the male element into the female spherical housing being effected by acting on the elastic deformation of the aforementioned lamellae. To prevent the male element from coming out of the spherical housing, ............................ a locking ring keeps the elastic lamellas of the spherical housing in position after the male element has been put in place; the locking ring is maintained by a closing plate which is either secured to the rusting worm ring, or else comes to bear on it and is fixed by bolting to the female part of the joint. The disadvantage of this type of embodiment is that the interior of the culation part has no seal against the outside when the locking ring constitutes a single piece with the closure plate, there is no 'is not possible, simply, to provide a seal; when the locking ring and the closing plate constitute separate parts, the installation of a seal would have the drawback of multiplying the separate parts necessary for producing the ball joint. Furthermore, the fastening of the closure plate by bolting is impractical when the ball joints are small, as is the case for the joints required for the wiper linkages.

La présente invention a pour but de décrire une articulation à rotule dans laquelle le logement femelle comporte, dans une de ses zones, des lamelles élastiques permettant l'in- troduction à force de la pièce malle et dans laquelle le verrouill- lage des lamelles élastiques est assuré par une bague de verrouillage rapportée sur la plaque de fermeture, la fixation de la bague de verrouillage sur la plaque de fermeture étant utilisée pour assurer le maintien d'une rondelle-joint permettant de rendre étanche l'articulation vis-à-vis de l'extérieur. L'ensemble constitué par la plaque de fermeture, la rondelle-joint et la bague de verrouillage constitue une pièce unique que l'on vient fixer par encliquetage sur la pièce femelle de l'articulation.On obtient ainsi, selon l'invention, d'une part une articulation qui peut être facilement montée, d'autre part, une articulation étanche vis-à-vis de l'extérieur, et enfin, une articulation ayant un prix de revient peu élevé. The object of the present invention is to describe a ball joint in which the female housing comprises, in one of its zones, elastic strips allowing the forced insertion of the trunk part and in which the locking of the elastic strips is ensured by a locking ring attached to the closing plate, the fixing of the locking ring to the closing plate being used to ensure the maintenance of a washer-joint making it possible to seal the articulation with respect to from the outside. The assembly constituted by the closure plate, the washer-washer and the locking ring constitutes a single part which is just fixed by snap-fastening on the female part of the joint. on the one hand, a joint which can be easily mounted, on the other hand, a joint which is tight vis-à-vis the outside, and finally, a joint having a low cost price.

La présente invention a, en conséquence, pour objet le produit industriel nouveau que constitue une articulation à rotule assurant la liaison entre deux pièces, dont une première comporte un élément mâle d'articulation au moins partiellement sphérique et dont la deuxième comporte un élément femelle d'sur ticulation à l'intérieur duquel est disposé l'élément mâle précité, au moins une zone dudit élément femelle délimitant un logement sphérique de même rayon que la partie sphérique de l'é- lément mâle, la zone dudit logement sphérique par où s'effectue l'introduction de l'élément mâle étant délimitée par des lamelles réunies entre elles par leur base et susceptibles d'être écartées élastiquement pour laisser pénétrer dans le logement la partie sphérique de l'élément mâle, une bague de verrouillage s'appuyant extérieurement sur lesdites lamelles et étant maintenue en place par une plaque de fermeture fixée sur la deuxième pièce de l'articulation, caractérisé par le fait que la bague de verrouillage est une pièce rapportée sur la plaque de fermeture et solidarisée de celle-ci, une rondelle-joint en matériau élastique souple étant insérée par sa bordure extérieure entre la bague de verrouillage et la plaque de fermeture et venant porter par toute sa bordure intérieure sur la première pièce d'articulation. The present invention therefore has for its object the new industrial product that constitutes a ball joint ensuring the connection between two parts, a first of which comprises a male element of articulation at least partially spherical and the second of which comprises a female element of 'on a ticulation inside which the aforementioned male element is disposed, at least one zone of said female element delimiting a spherical housing of the same radius as the spherical part of the male element, the zone of said spherical housing where s '' introduces the male element being delimited by strips joined together by their base and capable of being elastically separated to allow the spherical part of the male element to penetrate into the housing, a locking ring resting externally on said lamellae and being held in place by a closure plate fixed to the second part of the joint, characterized in that the ve ring rrillage is a part attached to the closure plate and secured to it, a washer-washer of flexible elastic material being inserted by its outer edge between the locking ring and the closure plate and coming to bear by its entire inner edge on the first articulation piece.

Dans un mode préféré de réalisation, la solidarîsation de la bague de verrouillage sur la plaque de fermeture 'effec- tue au moyen de pattes de sertissage qui traversent la rondellejoint et sont replies sur la face extérieure de la plaque de fermeture ; la fixation de la plaque de fermeture sur la deuxième pièce de l'articulation s'effectue par encliquetage de pat tes portées par la plaque de fermeture ; les pattes d'encliquetage portées par la plaque de fermeture sont munies d'ergots venus d'estampage, lesdits ergots s'encliquetant sous une ccllerette de la deuxième pièce de l'articulation ; la deuxième pièce de l'articulation comporte une partie métallique à l'in- térieur de laquelle est surmoulée une partie en matière plas- tique définissant le logement sphérique ; la partie en matière plastique surmoulée de la deuxième pièce de l'articulation comporte un anneau périphérique assurant la liaison avec la partie métallique de ladite deuxième pièce et une paroi sensiblement sphérique définissant le logement sphérique de l'articulation, ladite paroi formant, d'un voté de l'anneau, une cuvette continue et, de l'autre, une pluralité de lamelles élastiques 9 la cuvette définie par la paroi sphérique comporte intérieurement des méplats constituant des butées de débattement pour ltélé- ment maltes ledit élément mgle étant constitué, entre lesdits méplats, d'un téton d'extrémité ; la cuvette définie par la paroi sphérique constitue une réserve de graisse pour l'articulation n la bague de verrouillage est constituée d'un anneau s'appuyant sur la rondelle-joint et d'une collerette conique s appuyant sur les extrémités des lamelles du logement sphérlm que n la rondelle Joint est une rondelle plate en matériau caoutchouteux et s appuie par sa bordure intérieure sur la zone de la partie sphérique de l'élément male qui fait saillie à l'extérieur du logement sphérique, au-delà des lamelles dudit logement
Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire maintenant, à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, un mode de réalisation représenté sur le des sin annexé.In a preferred embodiment, the locking ring is secured to the closing plate by means of crimping lugs which pass through the joint washer and are folded over the outside face of the closing plate; the fastening of the closure plate on the second part of the articulation is effected by snap-fastening of the tabs carried by the closure plate; the latching tabs carried by the closure plate are provided with lugs coming from stamping, said lugs snapping under a ring of the second part of the joint; the second part of the articulation comprises a metal part inside which is molded a part made of plastic defining the spherical housing; the molded plastic part of the second part of the joint comprises a peripheral ring ensuring the connection with the metal part of said second part and a substantially spherical wall defining the spherical housing of the joint, said wall forming, voted from the ring, a continuous bowl and, on the other, a plurality of elastic lamellae 9 the bowl defined by the spherical wall internally has flats constituting deflection stops for the element Malt said said element being constituted, between said flats, with an end stud; the cup defined by the spherical wall constitutes a reserve of grease for the joint n the locking ring consists of a ring resting on the seal washer and a conical flange resting on the ends of the slats of the housing spherlm that n the Washer Washer is a flat washer made of rubbery material and is supported by its inner border on the area of the spherical part of the male element which projects outside the spherical housing, beyond the lamellae of said housing
To better understand the object of the invention, there will now be described, by way of purely illustrative and non-limiting example, an embodiment shown in the accompanying drawings.

Sur ce dessin
- la figure 1 représente une coupe passant par le cenm tre de l'articulation à rotule et montrant ladite articulation complètement montée, la plaque de fermeture étant mise en place par encliquetage sur la partie femelle de l'articulation
- la figure 2 représente en plan la deuxième pièce -de l'artîculat1on# cette pièce étant vue du côté où le logement sphérique s ouvre vers 1 'extérieur fi
- la figure 3 représente en plan, vue de dessous, la plaque de fermeture équipée de sa bague de verrouillage et de sa rondellew nt
- la figure 4 représente en plan, vue de dessus, la pièce de la ligure 3
- la f qure 5 représente une coupe selon V-V de la figure 4.On this drawing
- Figure 1 shows a section through the center of the ball joint and showing said fully assembled joint, the closure plate being put in place by snap-fastening on the female part of the joint
- Figure 2 shows in plan the second part - of the article # this part being seen from the side where the spherical housing opens towards the outside fi
- Figure 3 shows in plan, seen from below, the closure plate equipped with its locking ring and its washer nt
- Figure 4 shows in plan, top view, the part of Ligure 3
- the f qure 5 represents a section along VV of FIG. 4.

En se référant au dessin, on voit que 1 on a désigné par 1 dans son ensemble la première pièce de l'articulation ctest-à-dire celle qui constitue l'élément mâle d'articulation. Referring to the drawing, it can be seen that 1 has been designated by 1 as a whole the first part of the joint, that is to say that which constitutes the male element of articulation.

La pièce 1 est constituée, dans ltexemple décrit, d'une tige 2 à l'ext#émité de laquelle est disposée une sphère 3, la partie de la sphère 3 qui est opposée à la tige 2 se prolongeant par un teton d'extrémité cylindrique 4.The part 1 is constituted, in the example described, of a rod 2 at the end # emitted from which a sphere 3 is disposed, the part of the sphere 3 which is opposite to the rod 2 extending by an end lug cylindrical 4.

La première plate 1 de l'articulation coopère avec une deuxième pièce désignée par 5 dans son ensemble : la pièce 5 constitue ltélé.wSnt femelle de l'articulation. Dans l'exemple décrit, la pièce 5 est constituée d'une plaque métallique 6, qui comporte une découpe sensiblement circulaire 6a présentant à sa périphérie des encoches de liaison 6b. Dans la découpe 6a de la pièce métallique 6, on a surmoulé une partie en matière plastique désignée par 7 dans son ensemble.La partie 7 est réalisée en une matière plastique chargée connue sous le nom commercial de "HOSTAFORM" ; les encoches 6b permettent d'assurer une parfaite liaison entre la partie métallique 6 et la partie surmoulée 7. la partie surmoulée 7 est constituée d'un anneau 7a, qui assure la liaison avec la partie métallique 6, et d'une paroi sensiblement sphérique 7b, qui définit le logement sphérique 8 de ltarticulation, logement où vient se mettre en place la sphère 3 de l'élément mâle. The first plate 1 of the joint cooperates with a second part designated by 5 as a whole: the part 5 constitutes the female ltélé.wSnt of the joint. In the example described, the part 5 consists of a metal plate 6, which has a substantially circular cutout 6a having at its periphery connecting notches 6b. In the cutout 6a of the metal part 6, a plastic part has been overmolded designated by 7 as a whole. Part 7 is made of a charged plastic material known by the commercial name of "HOSTAFORM"; the notches 6b ensure a perfect connection between the metal part 6 and the overmolded part 7. the overmolded part 7 consists of a ring 7a, which provides the connection with the metal part 6, and a substantially spherical wall 7b, which defines the spherical housing 8 of the joint, housing where the sphere 3 of the male element comes into place.

la paroi sphérique 7b, qui définit le logement 8. est constituée, d'un côté du plan moyen de l'anneau 7a, par des lamelles 9 reliées par leurs bases et, de l'autre côté du plan moyen de l'anneau 7a, par une cuvette continue 10. l'ensemble de la cuvette 10 et des lamelles 9 définissant le logement sphé rique 8. Les lamelles 9 bordent l'ouverture par laquelle le logement sphérique 8 débouche vers l'extérieur, ouverture qui est destinée à être traversée par la sphère 7 de l'élément male au moment de la mise en place dudit élément male dans l'artieula- tion.Du côté opposé à cette ouverture par rapport au centre du logement sphérique, la cuvette 10 comporte une zone en creux 11, i l'on a pratiqué deux méplats parallèles 12 destinés à constituer des butées pour le téton d'extrémité 4 de l'élément malle i Il est clair que la présence des méplats 12 n'est utile que dans la mesure où l'on désire limiter dans une direction le débattement de 1'élément mgle 1 par rapport à l'élément femelle 5 Le volume 11 est utilisé pour constituer une réserve de graisse assurant une lubrification satisfaisante de l'articulatIon. the spherical wall 7b, which defines the housing 8. is constituted, on one side of the mean plane of the ring 7a, by strips 9 connected by their bases and, on the other side of the mean plane of the ring 7a , by a continuous bowl 10. the assembly of the bowl 10 and the lamellae 9 defining the spherical housing 8. The lamellae 9 border the opening through which the spherical housing 8 opens outwards, an opening which is intended to be crossed by the sphere 7 of the male element at the time of the positioning of said male element in the articulation. On the side opposite this opening relative to the center of the spherical housing, the bowl 10 has a hollow area 11 , i we practiced two parallel flats 12 intended to constitute stops for the end stud 4 of the trunk element i It is clear that the presence of the flats 12 is only useful insofar as one wishes to limit in one direction the movement of the male element 1 relative to the female element 5 Le volume 11 is used to build up a fat reserve ensuring satisfactory lubrication of the joint.

La plaque de fermeture associée à l'articulation décrite dans cet exemple est représentée sur les figures 3 à 5. Cette plaque de fermeture métallique, désignée par 13 dans son ensem ble, a la forme d'un anneau plan, qui comporte deux pattes d'en- cliquetage 14 diamétralement opposées et perpendiculaires au plan de 1 anneau. tes pattes 14 sont disposées à la périphérie de l'anneau et comporte, à leur extrémité libre, un ergot 15 venu d'estampage sur la patte 14.Une bague de verrouillage méz métallique, désignée par 16 dans son ensemble, est rapportée sur la face de la plaque 13, où se trouvent les deux pattes 14 cette bague de verrouillage 16 comporte un anneau 16a sur la bordure intérieure duquel se rapporte une collerette conique 16bue La bague de verrouillage 16 est solidarisée de la plaque de fermeture 13 au moyen de quatre pattes de sertissage 17, qui traversent la plaque de fermeture 13 et sont repliées en 17a sur la face supérieure de la plaque de fermeture 13.Entre l'anneau 16a et la plaque de fermeture 13, on a interposé une ron delle-joint 18 constituée d'un anneau plan en caoutchouc souple ; la rondelle-joint 18 est traversée par les pattes 17 et emprisonnée entre la plaque de fermeture 13 et la bague de verrouilo lage 16. la bordure intérieure de la rondelle-joint 18 s'appuie sur la partie de la sphère 3, qui fait saillie au-delà des la melles élastiques 9. The closure plate associated with the articulation described in this example is represented in FIGS. 3 to 5. This metal closure plate, designated by 13 in its assembly, has the form of a flat ring, which has two tabs d 'click 14 diametrically opposite and perpendicular to the plane of 1 ring. your tabs 14 are arranged at the periphery of the ring and have, at their free end, a lug 15 stamped on the tab 14.A metal méz locking ring, designated by 16 as a whole, is attached to the face of the plate 13, where the two legs 14 are located, this locking ring 16 comprises a ring 16a on the inner edge of which relates a conical flange 16bue The locking ring 16 is secured to the closing plate 13 by means of four crimping lugs 17, which pass through the closure plate 13 and are folded at 17a on the upper face of the closure plate 13.Between the ring 16a and the closure plate 13, a delle-joint 18 is interposed a soft rubber flat ring; the seal washer 18 is crossed by the lugs 17 and trapped between the closure plate 13 and the locking ring 16. the inner edge of the seal washer 18 is supported on the part of the sphere 3, which projects beyond the elastic melles 9.

Pour réaliser le montage de l'articulation, qui vient entre décrite, on enfile d'abord l'ensemble formé par la plaque de fermeture 13, la bague de verrouillage 16 et la rondellejoint 18 sur l'élément malte, la tige cylindrique 2 dudit élément mâle venant alors dans l'orifice défini par la bordure intérieure de la rondelle-joint 18. On introduit ensuite à force la sphère 3 dans le logement 8 en provoquant l'écartement des lamelles élastiques 9, le téton d'extrémité 4 venant alors se posit-lomner entre les méplats 12 à l'intérieur du volume 11. To carry out the mounting of the articulation, which comes between described, the assembly formed by the closing plate 13, the locking ring 16 and the washer 18 is first put on the malta element, the cylindrical rod 2 of said male element then coming into the orifice defined by the inner edge of the seal washer 18. The sphere 3 is then forced into the housing 8, causing the elastic lamellae 9 to move apart, the end stud 4 then coming position itself between the flats 12 inside the volume 11.

On amène ensuite la plaque de fermeture 13 en direction de 1'élément femelle d'artIculation, de façon que les pattes d'encli quetage 14 viennent se positionner dans des encoches 19 prévues à cet effet sur la bordure de la partie métallique 6, qui entoure la partie surmoulée 7. On force alors la plaque de fermeture 13 vers la partie métallique 6 jusqu a ce que les ergots 15 viennent s'encliqueter au-dessous de la collerette formée par ladite partie métallique, la position desdits ergts tenant compte des caractéristiques dimensionnelles de 1'articulation.The closure plate 13 is then brought in the direction of the female articulation element, so that the locking tabs 14 are positioned in notches 19 provided for this purpose on the edge of the metal part 6, which surrounds the overmolded part 7. The closing plate 13 is then forced towards the metal part 6 until the pins 15 snap under the flange formed by said metal part, the position of said pins taking account of the characteristics dimensions of the joint.

Lorsque cet encliquetage est réalisé, le maintien de la plaque de fermeture 13 sur l'élément femelle d'articulation est assuré et simultanément la collerette conique 16b vient assurer le verrouillage des lamelles élastiques 9 pour empêcher toute extraction de la sphère 3 hors du logement 8. En outre, la rondellejoint 18 vient, par sa bordure intérieure, en appui sur la partie de la sphère 3, qui fait saillie au-delà des lamelles 9, ce qui assure l'étanchéité de l'articulation vis-à-vis de l'ex- térieur. When this snap-fitting is carried out, the closure plate 13 is held on the female articulation element and the conical flange 16b ensures the locking of the elastic strips 9 to prevent any extraction of the sphere 3 from the housing 8 In addition, the joint washer 18 comes, by its inner edge, to bear on the part of the sphere 3, which projects beyond the lamellae 9, which ensures the tightness of the articulation with respect to the outside.

Il est bien entendu que le mode de réalisation ci-dessus décrit n'est aucunement limitatif et pourra donner lieu à toutes modifications désirables, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. It is understood that the embodiment described above is in no way limiting and may give rise to any desirable modifications, without thereby departing from the scope of the invention.

Claims

1 - Ball joint ensuring the connection between two parts, a first of which comprises a male articulation element at least partially spherical and the second of which comprises a female articulation element inside of which is disposed ment aforementioned male, at least a zone of said female element delimiting a spherical housing of the same radius as the spherical part of the male element, the zone of said spherical housing through which the introduction of the malt element takes place being delimited by lamellae joined together by their bases and capable of being elastically separated to allow the spherical part of the male element to penetrate into the housing, a locking ring pressing externally on said lamellae and being held in place by a closure plate fixed to the second part , characterized in that the locking ring (16) is an attached piece on the closing plate (13) and secured to cellecig with a washer-join t (18) made of flexible elastic material being inserted by its outer edge between the locking ring (16) and the closure plate 3) and coming to bear by all of its inner edge on the first articulation part (l)

2 - Joint according to claim 1, characterized in that the connection of the locking ring (16) on the closure plate (13) is effected by means of crimping lugs (17) which pass through the washer -joint (18) and are folded over the outer face of the closure plate (13).

3 W Joint according to one of claims 1 or 2g characterized in that the fixing of the closure plate (13) on the second part (5) of the joint is effected by snap-fastening of tabs (14) carried by the closing plate (13).

4 - Joint according to claim 3, characterized in that the latching tabs (14) -portées by the closure plate (13) are provided with lugs (15) coming dtes- stamping, said lugs (15) s' snapping under a flange of the second part (5) of the joint.

5 = ArticulatIon-according to one of claims 1 to 4, characterized in that the second part (5) of articulation comprises a metal part (6) inside the = which is overmolded a part of material plastic (7) defining the spherical housing (8).

6 - Joint according to claim 5, characterized by the fact that the molded plastic part (7) of the second part (5) of the joint comprises a peripheral ring (7a '; ensuring the connection with the metal part (6 ) of said second part (5) and a substantially spherical wall defining the spherical housing (8) of the articulation, said wall forming, from a ring of the ring (7a), a continuous bowl (10) and, the other, a plurality of elastic strips (9).

7 - Joint according to claim 6, characterized in that the bowl (îo) defined by the substantially spherical wall internally has flats (12) constituting travel stops for the mile element (1), said male element (1 ) consisting, between said flats (12), of an end stud (4).

8 - Joint according to claim 6, characterized in that the bowl (lo) defined by the substantially spherical wall constitutes a reserve of grease.

9 - Joint according to one of claims 1 to 8, characterized in that the locking ring (16) consists of a ring (16a) resting on the washer-seal (18) and a flange conical (16b) resting on the ends of the lamellae (9) of the spherical housing (8).

10 - Joint according to one of claims 1 to 9, characterized in that the seal washer (18) is a flat washer made of rubber material and is supported by its inner edge on the area of the spherical part (3) of the male element (1), which projects outside the spherical housing (8). beyond the slats (9) of said housing.