FR2560945A1 - JOINTS OR FLEXIBLE BEARINGS COMPRISING A COMPOSITE OUTER ELEMENT - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN PALIER OU JOINT FLEXIBLE. LE PALIER COMPREND UNE COUCHE DE MATIERE ELASTOMERE 12 QUI EST PLACEE ENTRE DES SURFACES RESPECTIVEMENT EXTERIEURE ET INTERIEURE D'ELEMENTS RIGIDES INTERIEUR ET EXTERIEUR 10, 11, L'ELEMENT EXTERIEUR 11 COMPORTANT PLUSIEURS SEGMENTS QUI SONT ESPACES CIRCONFERENTIELLEMENT PAR RAPPORT A L'AXE LONGITUDINAL DU PALIER ET CHAQUE SEGMENT COMPORTANT UN ORGANE EXTERIEUR 17 DE FORME PARTIELLEMENT CYLINDRIQUE, AUX EXTREMITES LONGITUDINALEMENT ESPACEES DUQUEL SONT PREVUES DES COLLERETTES 18 DIRIGEES VERS L'INTERIEUR; ENTRE LES COLLERETTES 18 EST DISPOSE UN ORGANE INTERIEUR 16 EN MATIERE NON ELASTIQUE COMPORTANT UNE SURFACE INTERIEURE DE PROFIL PARTIELLEMENT SPHERIQUE QUI EPOUSE LA FORME DE LA SURFACE EXTERIEURE DE LA COUCHE 12. APPLICATION AUX JOINTS A ROTULES.THE INVENTION RELATES TO A FLEXIBLE BEARING OR SEAL. THE BEARING INCLUDES A LAYER OF ELASTOMERIC MATERIAL 12 WHICH IS PLACED BETWEEN RESPECTIVELY EXTERIOR AND INTERIOR SURFACES OF INTERIOR AND EXTERIOR RIGID ELEMENTS 10, 11, THE EXTERIOR ELEMENT 11 INCLUDING SEVERAL SEGMENTS WHICH ARE SPACED CIRCONFERENTIALLY LONG THAN THE INTERIOR BEARING AND EACH SEGMENT INCLUDING AN EXTERNAL BODY 17 OF PARTLY CYLINDRICAL SHAPE, AT THE LONGITUDINALLY SPACED ENDS OF WHICH ARE PROVIDED FLANGES 18 DIRECTED INTO THE INTERIOR; BETWEEN THE FLANGES 18 IS PROVIDED AN INTERNAL BODY 16 IN NON-ELASTIC MATERIAL INCLUDING AN INTERNAL SURFACE OF PARTLY SPHERICAL PROFILE WHICH MARKES THE SHAPE OF THE OUTER SURFACE OF LAYER 12. APPLICATION TO BALL JOINTS.
Description
La présente invention concerne des joints ou paliers flexibles du typeThe present invention relates to flexible seals or bearings of the type
couramment appelé des joints à rotules et comprenant un élément intérieur rigide de profil sphérique et un élément extérieur rigide qui s'étend autour de l'élément intérieur rigide et qui est maintenu espacé de celuici par un ou plusieurs composants en matière commonly called ball joints and comprising a rigid inner member of spherical profile and a rigid outer member which extends around the rigid inner member and which is kept spaced therefrom by one or more components of material
élastomère élastique.elastic elastomer.
Habituellement, mais non nécessairement, la matière élastomère est liée à la matière métallique des éléments rigides intérieur et extérieur et, lors du montage dans un carter extérieur, elle est soumise à une compression entre lesdits éléments rigides de manière que l'orientation relative nécessaire des éléments rigides et de la matière élastique soit maintenue pendant.l'utilisation Usually, but not necessarily, the elastomeric material is bonded to the metallic material of the inner and outer rigid members and, when mounted in an outer casing, is subjected to compression between said rigid members so that the necessary relative orientation of the rigid elements and elastic material is maintained during.use
du joint ou palier.seal or bearing.
Bien que la conception classique d'un palier ou joint à rotule permette d'obtenir un fonctionnement satisfaisant en service, la fabrication et l'assemblage sont coûteux. Ainsi par exemple la fabrication d'un élément intérieur rigide en métal ayant la forme d'une sphèremassive Although the conventional design of a bearing or ball joint provides satisfactory operation in service, manufacturing and assembly are expensive. For example, the manufacture of a rigid metal inner element in the form of a spheremassive
est coûteuse et longue, même si on utilise des machines- is expensive and time consuming, even if machines are used-
outils à commande numérique. En ce qui concerne l'élément métallique extérieur, on rencontre une difficulté analogue numerically controlled tools. With regard to the outer metal element, there is a similar difficulty
de fabrication pour réaliser un composant annulaire compor- process for producing an annular component comprising
tant une surface profilée de manière à épouser la forme as a contoured surface to fit the shape
de la surface partiellement sphérique de la matière élasto- of the partially spherical surface of the elastomeric material
mère. La présente invention a pour but de créer une structure d'un palier ou joint à rotule qui soit d'une mother. The present invention aims to create a structure of a bearing or ball joint which is of a
fabrication plus facile et moins coûteuse. easier and less expensive manufacturing.
Conformément à la présente invention, il est prévu un palier ou joint flexible comprenant une couche de matière élastomère qui entoure un élément intérieur rigide de forme partiellement sphérique, et un élément extérieur rigide segmentaire qui entoure-ladite couche de matière élastomère, ledit élément extérieur rigide étant formé d'au moins deux segments composites comprenant chacun un organe extérieur de forme sensiblement partiellement cylindrique et constitué d'une matière sensiblement rigide ainsi qu'un organe intérieur constitué d'une couche d'une matière moulée sensiblement non élastique et placée entre des butées extrêmes associées audit organe extérieur, une surface dudit organe intérieur en matière moulée étant fixée sur l'organe extérieur et l'autre surface ayant une forme partiellement sphérique qui épouse la forme de la surface extérieure de la couche en matière élastomère élastique, In accordance with the present invention, there is provided a flexible bearing or seal comprising a layer of elastomeric material which surrounds a rigid inner element of partially spherical shape, and a segmental rigid outer member which surrounds said layer of elastomeric material, said rigid outer member being formed of at least two composite segments each comprising an outer member of substantially cylindrical shape and consisting of a substantially rigid material and an inner member consisting of a layer of substantially inelastic molded material and placed between extreme stops associated with said outer member, a surface of said inner member of molded material being fixed on the outer member and the other surface having a partially spherical shape which conforms to the shape of the outer surface of the layer of elastic elastomeric material,
les segments de l'élément extérieur rigide étant circonfé- the segments of the rigid outer element being circumscribed
rentiellement espacés quand la matière élastomère se trouve dans sa condition non soumise à contrainte, et la couche de matière élastomère comportant des parties en forme de rainures qui sont alignées chacune avec un intervalle spaced apart when the elastomeric material is in its unstressed condition, and the layer of elastomeric material having groove-shaped portions which are each aligned with an interval
respectif entre des segments successifs de l'élément exté- between successive segments of the outer element
rieur rigide.rigid laughter.
De préférence, l'organe extérieur de chaque Preferably, the outer member of each
segment composite comprend des parties profilées qui s'éten- composite segment comprises profiled parts which extend
dent sur les faces extrêmes de la matière moulée placées entre lesdits bords s'étendant longitudinalement de façon à servir de butées extrêmes pour assurer un positionnement tooth on the end faces of the molded material placed between said longitudinally extending edges to serve as extreme stops for positioning
axial de la matière moulée par rapport à l'organe extérieur. axial of the molded material relative to the outer member.
Les parties profilées en forme de rainures peuvent être constituées par des rainures ménagées dans une surface extérieure d'une couche, par exemple une couche de forme partiellement sphérique, de matière élastomère, ou bien elles peuvent être définies par des intervalles entre segments successifs de matière élastomère élastique ayant The channel-shaped shaped portions may be constituted by grooves in an outer surface of a layer, for example a partially spherical shaped layer, of elastomeric material, or they may be defined by intervals between successive segments of material elastic elastomer having
chacun une forme particulière.each a particular form.
De préférence les segments composites partiel- Preferably the partial composite segments
lement cylindriques comprennent chacun des bords qui cylinders each include edges that
s'étendent entre des butées extrêmes dans une direction sensi- lie between extreme stops in a sensi-
blement parallèle à l'axe longitudinal de la surface cylin- parallel to the longitudinal axis of the cylindrical surface
drique qui est définie par les surfaces extérieures des segments composites assemblés, et de préférence ce sont lesdits bords adjacents de segments composites successifs which is defined by the outer surfaces of the assembled composite segments, and preferably these are said adjacent edges of successive composite segments
qui sont légèrement espacés dans une direction circonféren- which are slightly spaced in a circumferential direction
tielle au moins lorsque la matière élastomère élastique se at least when the elastic elastomeric material is
trouve dans une condition non soumise à contrainte. found in a condition not subject to stress.
L'espacement entre les segments de l'élément extérieur rigide permet à la matière-élastomère d'être soumise à une compression en poussant lesdits bords adjacents l'un vers l'autre afin de réduire le diamètre extérieur de l'ensemble, qui peut alors être placé dans un carter extérieur rigide comportant un trou d'un diamè-tre semblable à celui de l'ensemble comprimé, de telle sorte que ladite compression de la matière élastomère élastique soit maintenue. En outre les parties profilées en forme de rainures, alignées avec les bords espacés des segments composites successifs, facilitent la compression de la The spacing between the segments of the rigid outer member allows the elastomeric material to be compressed by pushing said adjacent edges toward each other to reduce the outer diameter of the assembly, which may then be placed in a rigid outer casing having a hole of a diameter similar to that of the compressed assembly, such that said compression of the elastic elastomeric material is maintained. In addition, the groove-shaped shaped parts, aligned with the spaced edges of the successive composite segments, facilitate the compression of the
matière élastomère élastique sans que ladite matière ait. elastic elastomeric material without said material having.
tendance à fluer dans les intervalles existant entre les tendency to flow in the gaps between
segments extérieurs et à risquer ainsi de les endommager. outer segments and thus risk damaging them.
L'élément intérieur rigide comprend de préfé- The rigid inner element preferably comprises
rence un élément de profil cylindrique,tel qu'un tube ou - a cylindrical profile element, such as a tube or -
une barre, sur une surface extérieure duquel sont fixés un a bar, on an outer surface of which are fixed a
ou plusieurs organes qui définissent ladite surface partiel- or more organs that define said partial surface
lement sphérique de l'élément intérieur rgide. La surface partiellement sphérique peut être définie par un anneau massif de matière comportant un trou cylindrique d'un diamètre correspondant au diamètre extérieur du tube ou barre sur lequel il est fixé, et une surface extérieure qui a la forme partiellement sphérique nécessaire. L'anneau peut être fixé sur le tube ou barre par soudage, par brasage, par adhésifs ou par d'autres moyens sélectionnés en relation avec les matières utilisées et qui peuvent comprendre des matières métalliques, des matières plastiques et des matières composites telles que des matières plastiques spherical element of the inner element. The partially spherical surface may be defined by a solid ring of material having a cylindrical hole of a diameter corresponding to the outer diameter of the tube or bar to which it is attached, and an outer surface which has the necessary spherical shape. The ring may be attached to the tube or bar by welding, brazing, adhesives or other selected means in connection with the materials used and which may include metallic materials, plastics and composite materials such as plastics
renforcées par des fibres.reinforced with fibers.
La surface partiellement sphérique de l'élément intérieur rigide peut alternativement être définie par une structure en forme de coquille, par exemple en métal embouti, disposée autour du tube ou barre. La structure analogue à une coquille peut avoir une forme annulaire ou segmentaire, ou bien elle peut être formée à partir d'une bande de matière incurvée transversalement et qui est enroulée autour du tube ou barre, des extrémités de la bande étant fixées ensemble pour maintenir la bande The partially spherical surface of the rigid inner member may alternatively be defined by a shell-like structure, for example of stamped metal, disposed around the tube or bar. The shell-like structure may have an annular or segmental shape, or it may be formed from a strip of curved material transversely and which is wrapped around the tube or bar, with the ends of the strip being secured together to maintain the band
dans la forme annulaire nécessaire. in the necessary annular form.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la Other features and advantages of the invention will be highlighted later in the
description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en description, given by way of non-limiting example, in
référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue latérale, dont la moitié inférieure est une vue en coupe longitudinale, d'un palier flexible conforme à un premier mode de réalisation de la présente invention; la figure 2 est une vue en bout du palier de la figure 1, avec une demi-coupe faite suivant la ligne 2-2 de la figure 1; la figure 3 est une vue en bout du palier des figures 1 et 2, lorsqu'il est comprimé radialement; la figure 4 est une vue latérale, dont la moitié de gauche est une coupe longitudinale, d'un autre palier flexible conforme à la présente invention; la figure 5 est une vue en bout du palier de la figure 4, en demi-coupe faite suivant la ligne 5-5 de la figure 4, et la figure 6 est une vue en bout du palier des figures 4 et , lorsqu'il est comprimé radialement. Dans un premier mode de réalisation de l'invention, un palier flexible comprend un ensemble rigide intérieur 10, un ensemble rigide extérieur 11 et, entre lesdits ensembles rigides intérieur et extérieur, une couche 12 d'une matière élastomère élastique telle que du reference to the accompanying drawings in which: Figure 1 is a side view, the lower half of which is a longitudinal sectional view, of a flexible bearing according to a first embodiment of the present invention; Figure 2 is an end view of the bearing of Figure 1, with a half-section taken along the line 2-2 of Figure 1; Figure 3 is an end view of the bearing of Figures 1 and 2, when compressed radially; Figure 4 is a side view, the left half of which is a longitudinal section, of another flexible bearing according to the present invention; FIG. 5 is an end view of the bearing of FIG. 4, in half-section along the line 5-5 of FIG. 4, and FIG. 6 is an end view of the bearing of FIGS. is compressed radially. In a first embodiment of the invention, a flexible bearing comprises an inner rigid assembly 10, an outer rigid assembly 11 and, between said inner and outer rigid assemblies, a layer 12 of an elastic elastomeric material such as
caoutchouc naturel.natural rubber.
L'ensemble intérieur rigide 10 comprend un tube métallique 13 au travers duquel peuvent être disposés par exemple des boulons servant à faciliter la fixation de The rigid inner assembly 10 comprises a metal tube 13 through which may be arranged for example bolts serving to facilitate the fixing of
l'ensemble 10 sur l'un de deux composants ( non représen- the assembly 10 on one of two components (not shown
té) à relier entre eux par le palier. Autour du tube 13, il est prévu un anneau 14 de section massive qui est constitué d'une matière plastique renforcée par des fibres, ledit anneau comportant un trou de forme cylindrique dont le diamètre correspond au diamètre extérieur du tube 13 et té) to be interconnected by the landing. Around the tube 13, there is provided a ring 14 of solid section which is made of a fiber reinforced plastic material, said ring having a cylindrical hole whose diameter corresponds to the outside diameter of the tube 13 and
qui a une surface extérieure de forme partiellement sphéri- which has an outer surface of partially spherical shape
que. L'anneau 14 est fixé sur le tube 13 au moyen d'un adhésif. La couche 12 de caoutchouc naturel est fixée than. The ring 14 is fixed on the tube 13 by means of an adhesive. The layer 12 of natural rubber is fixed
par adhésif sur la surface extérieure partiellement sphéri- adhesive on the partially spherical outer surface
que de l'anneau 14. Ladite couche 12 a une épaisseur sensiblement uniforme et elle comporte par conséquent une surface extérieure également d'un profil partiellement sphérique, sur laquelle l'ensemble extérieur rigide 11 The said layer 12 has a substantially uniform thickness and therefore has an outer surface also of a partially spherical profile, on which the rigid outer assembly 11
est fixé par adhésif.is fixed by adhesive.
L'ensemble extérieur rigide 11 comprend trois The rigid outer assembly 11 comprises three
segments semblables 15 qui ont chacun une structure compo- similar segments which each have a composite structure
site en deux parties. Chaque segment a dans l'ensemble une forme partiellement cylindrique et il comporte deux bords qui s'étendent dans la direction longitudinale du paliers c'est-à-dire dans une direction parallèle au plan de la vue en coupe de la figure 1. Les segments 15 comprennent chacun un organe intérieur 16 en matière plastique moulée de façon à comporter une surface intérieure de forme partiellement sphérique destinée à être collée sur la couche de caoutchouc site in two parts. Each segment generally has a partially cylindrical shape and has two edges which extend in the longitudinal direction of the bearings, that is to say in a direction parallel to the plane of the sectional view of FIG. segments 15 each comprise an inner member 16 of plastic molded so as to have an inner surface of partially spherical shape to be glued on the rubber layer
12, et une surface extérieure de forme partiellement cylin- 12, and an outer surface of partially cylindrical shape
drique. Un organe extérieur 17 en métal embouti comporte une partie centrale de forme partiellement cylindrique qui s'étend sur la surface de forme partiellement cylindrique de l'organe intérieur 16 en matière plastique et deux collerettes extrêmes 18 qui s'étendent sur des surfaces extrêmes de l'organe 16. Les organes intérieur et extérieur 16, 17 peuvent être fixés ensemble par un adhésif, par un verrouillage mécanique ou par un emmanchement avec friction de l'élément intérieur entre les collerettes extrêmes de l'organe extérieur. Les dimensions des segments 15 sont sélectionnées de façon que, lorsqu'ils sont assemblés autour de la couche de caoutchouc 12, qui se trouve alors dans une condition non soumise à contrainte, il existe entre des bords longitudinaux adjacents de segments successifs un petit intervalle qui sous-tend typiquement un angle de l'ordre de 2 à 50 par rapport à l'axe longitudinal du palier. La couche de caoutchouc 12 est pourvue de trois rainures 19 s'étendant longitudinalement et qui sont alignées avec les intervalles respectifs existant entre les segments 15, les rainures s'étendant au moins sur la drique. An extruded metal body 17 has a partially cylindrical central portion which extends over the partially cylindrical shaped surface of the inner plastic member 16 and two end flanges 18 which extend over the end surfaces of the metal. member 16. The inner and outer members 16, 17 may be attached together by an adhesive, by mechanical locking or friction fit of the inner member between the end flanges of the outer member. The dimensions of the segments 15 are selected so that when they are assembled around the rubber layer 12, which is then in a non-stressed condition, there exists between adjacent longitudinal edges of successive segments a small gap which typically underlies an angle of the order of 2 to 50 with respect to the longitudinal axis of the bearing. The rubber layer 12 is provided with three longitudinally extending grooves 19 which are aligned with the respective gaps between the segments 15, the grooves extending at least over the
moitié, et de préférence sur les trois quarts de l'épais- half, preferably three-quarters of the thickness
seur de la couche de caoutchouc. Lesdites rainures 19 peuvent être formées par découpage de la couche de caoutchouc après la mise en place de l'ensemble rigide extérieur Il autour de la couche de caoutchouc 12, ou bien elles peuvent être préformées dans la couche de caoutchouc, auquel cas on doit of the rubber layer. Said grooves 19 may be formed by cutting the rubber layer after the placing of the rigid outer assembly 11 around the rubber layer 12, or they may be preformed in the rubber layer, in which case one must
veiller à positionner les segments 15 de l'ensemble exté- make sure to position the segments 15 of the external assembly
rieur de telle sorte que les intervalles existant entre eux so that the intervals between them
soient alignés avec les rainures. Dans une autre construc- are aligned with the grooves. In another construction
tion, la couche de caoutchouc 12 est formée de trois segments qui, lorsqu'ils sont fixés sur l'ensemble intérieur rigide, sont circonférentiellement espacés l'un de l'autre de façon à définir trois rainures dans la couche de caoutchouc. L'ensemble de palier résultant qui est constitué par les ensembles intérieur et extérieur rigides , 11 et la couche de caoutchouc 12 est destiné à être utilisé dans une condition ou le caoutchouc est soumis à une compression résiduelle. Ce résultat est obtenu en - montant l'ensemble de palier dans un carter ( non représenté) comportant un trou cylindrique d'un diamètre correspondant au diamètre extérieur de l'ensemble de palier lorsqu'il est soumis à une compression radiale de façon à amener les bords adjacents des segments successifs en contact l'un avec l'autre. Grace aux rainures 19 ménagées dans la couche de In one embodiment, the rubber layer 12 is formed of three segments which, when attached to the rigid inner assembly, are circumferentially spaced from each other so as to define three grooves in the rubber layer. The resulting bearing assembly which consists of the rigid inner and outer assemblies 11 and the rubber layer 12 is for use in a condition where the rubber is subjected to residual compression. This result is obtained by - mounting the bearing assembly in a casing (not shown) having a cylindrical hole of a diameter corresponding to the outer diameter of the bearing assembly when it is subjected to radial compression so as to bring about the adjacent edges of the successive segments in contact with each other. Thanks to the grooves 19 formed in the layer of
caoutchouc, le caoutchouc n'a pas tendance à fluer radiale- Rubber, rubber does not tend to radially
ment vers l'extérieur entre les organes extérieurs 17 et il est par conséquent possible de comprimer la structure de telle sorte que les organes extérieurs 17 entrent en contact outwardly between the outer members 17 and it is therefore possible to compress the structure so that the outer members 17 come into contact with each other.
l'un avec l'autre.with each other.
Dans un second mode de réalisation de l'inven- In a second embodiment of the invention,
tion, qui va être décrit en référence aux figures 4 à 6, un palier flexible comprend une couche de caoutchouc 12 et un ensemble extérieur sensiblement semblables aux parties correspondantes décrites en référence au premier mode de réalisation, mais l'ensemble intérieur rigide est d'une tion, which will be described with reference to FIGS. 4 to 6, a flexible bearing comprises a rubber layer 12 and an outer assembly substantially similar to the corresponding parts described with reference to the first embodiment, but the rigid inner assembly is a
construction différente.different construction.
Dans le second mode de réalisation de l'invention, le palier flexible comprend un ensemble intérieur rigide 20 ayant une structure en deux parties constituée par une barre massive 21 et une coquille métallique extérieure 22 fixée sur une surface extérieure In the second embodiment of the invention, the flexible bearing comprises a rigid inner assembly 20 having a two-part structure consisting of a solid bar 21 and an outer metal shell 22 attached to an outer surface
de la barre.of the bar.
La barre 21 a une section droite de profil circulaire et elle est pourvue à chaque extrémité d'une partie 23 en forme de languette au travers de laquelle est ménagé un trou 24, les trous des deux parties extrêmes facilitant la fixation de l'ensemble de palier sur un des The bar 21 has a straight section of circular profile and is provided at each end with a tongue-shaped portion 23 through which is formed a hole 24, the holes of the two end portions facilitating the attachment of the assembly of landing on one of
deux composants à relier ensemble par le palier. two components to be connected together by the bearing.
La coquille extérieure 22 est formée à partir The outer shell 22 is formed from
d'une petite longueur d'un tube de section initiale circu- of a small length of a tube of circular initial section
laire, qui est déformé par compression axiale de façon à lui donner une surface extérieure de forme partiellement sphérique. La coquille extérieure 22 est fixée sur la which is deformed by axial compression so as to give it an outer surface of partially spherical shape. The outer shell 22 is fixed on the
barre massive 21 par soudage.solid bar 21 by welding.
Une couche de caoutchouc 12 et un ensemble extérieur rigide sont ensuite mis en place autour de ladite coquille 22 d'une manière analogue à ce qui a été décrit A rubber layer 12 and a rigid outer assembly are then placed around said shell 22 in a manner similar to that described
pour le premier mode de réalisation de l'invention. for the first embodiment of the invention.
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Legal Events
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