FR2964168A1 - Rotule, notamment pour vehicule automobile - Google Patents

Abstract

Rotule, notamment pour véhicule automobile, comportant une tige (2) comprenant axialement d'un côté un moyen de liaison (4) avec un élément extérieur, et de l'autre côté une forme sphérique (20) ajustée dans un boîtier (50), et un soufflet (30, 60) réalisé en élastomère, comportant au moins à une extrémité une lèvre annulaire (32, 62) qui s'ajuste sur une surface circulaire d'étanchéité de la tige ou du boîtier, caractérisée en ce qu'une bague circulaire fermée (40, 70) entourant la lèvre annulaire (32, 62), comporte une section transversale sensiblement en forme de « L », comprenant une partie plane (42, 72) qui presse axialement la lèvre (32, 62) sur une face plane (22, 52) de la surface d'étanchéité, et une partie sensiblement cylindrique (44, 74) qui serre une face sensiblement cylindrique (26, 56) de cette surface d'étanchéité.

Description

ROTULE, NOTAMMENT POUR VEHICULE AUTOMOBILE

La présente invention concerne une rotule, en particulier pour train roulant de véhicule automobile, ainsi qu'un véhicule automobile équipé de telles rotules. Les véhicules automobiles comportent généralement un train avant fixé à la caisse du véhicule, qui supporte les moyeux des roues tout en assurant un guidage de ces roues pour permettre un débattement des suspensions.

Un type de train avant connu, comporte une barre anti-devers qui permet de stabiliser le véhicule en limitant son inclinaison latérale. La barre anti-devers comporte une partie centrale travaillant en torsion, chaque extrémité de cette partie centrale étant reliée par une biellette à un élément de suspension qui applique le couple de torsion. Les biellettes comportent généralement à chacune de leurs extrémités, une rotule qui assure la transmission de l'effort tout en permettant des mouvements angulaires. On peut utiliser aussi des rotules similaires sur les trains roulants pour relier d'autres éléments, comme des bras de suspension ou des barres de direction.

Les rotules sont généralement graissées à vie, et pourvues d'un soufflet étanche qui protège cette graisse en formant une barrière étanche évitant notamment des infiltrations d'eau, pour assurer une protection et une absence d'usure si possible pendant la durée de vie du véhicule. Un type de rotule connu reliant deux éléments entre eux, présenté notamment par le document DE-A1-102008002684, comporte une tige comprenant à une extrémité une partie faiblement conique de liaison avec le premier élément, et à l'autre extrémité une partie sphérique qui rentre dans un logement de manière ajustée, réalisé dans un boîtier relié au deuxième élément.

Un soufflet réalisé en élastomère, comporte à chaque extrémité un bourrelet annulaire comprenant une gorge tournée vers l'extérieur.

Le boîtier de la rotule comporte du côté de la tige, une rainure circulaire extérieure centrée sur l'axe du logement, qui reçoit le bourrelet circulaire du soufflet. Un jonc de serrage formé par un fil métallique enroulé sur plus d'un tour, vient dans la gorge du soufflet pour resserrer le bourrelet dans la rainure du boîtier, et assurer un maintien ainsi qu'une étanchéité en comprimant l'élastomère sur ce boîtier. D'une manière similaire la gorge du bourrelet de l'autre extrémité du soufflet, reçoit aussi un jonc de serrage du même type pour resserrer ce bourrelet sur la partie conique de liaison de la tige.

Les joncs de serrage peuvent être réalisés à partir d'un fil métallique de section circulaire ou plate. Un problème qui se pose est que les extrémités de ces joncs peuvent lors de l'assemblage des rotules, endommager l'élastomère en l'accrochant, ce qui peut entraîner de suite ou plus tard des fuites entraînant des pertes de graisse ou des entrées d'humidité. On risque d'obtenir une usure prématurée de la rotule, qui prend du jeu et devient bruyante. De plus le serrage par des joncs ouverts enserrant l'élastomère, peut s'avérer insuffisant pour assurer l'étanchéité. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure, et de proposer une rotule comportant une étanchéité simple et efficace. Elle propose à cet effet une rotule, notamment pour véhicule automobile, comportant une tige comprenant axialement d'un côté un moyen de liaison avec un élément extérieur, et de l'autre côté une forme sphérique ajustée dans un boîtier, et un soufflet réalisé en élastomère, comportant au moins à une extrémité une lèvre annulaire qui s'ajuste sur une surface circulaire d'étanchéité de la tige ou du boîtier, caractérisée en ce qu'une bague circulaire fermée entourant la lèvre annulaire, comporte une section transversale sensiblement en forme de « L », comprenant une partie plane qui presse axialement la lèvre sur une face plane de la surface d'étanchéité, et une partie sensiblement cylindrique qui serre une face sensiblement cylindrique de cette surface d'étanchéité. Un avantage de la rotule selon l'invention, est que la bague peut se monter par un coulissement axial de sa partie sensiblement cylindrique sur la face correspondante, pour appliquer en fin de course un pressage axial de la lèvre assurant l'étanchéité, qui est maintenu par le serrage de la partie sensiblement cylindrique, la bague étant fermée et ne comportant pas d'extrémité pouvant blesser le soufflet. De plus la rotule selon l'invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Selon une variante, la face sensiblement cylindrique de la surface d'étanchéité de la tige ou du boîtier, recevant la partie sensiblement cylindrique de la bague circulaire, est légèrement conique avec un angle de cône s'ouvrant du côté du soufflet.

La face intérieure de la partie sensiblement cylindrique de la bague circulaire, peut comporter au repos une forme légèrement conique correspondant à celle de la surface d'étanchéité. Selon un mode de réalisation, le soufflet comprend à l'extrémité comportant la lèvre annulaire, un centrage intérieur qui s'ajuste dans une rainure extérieure circulaire de la tige. La tige peut comporter en partant du moyen de liaison situé vers le bas, une grande collerette comprenant un contour cylindrique extérieur, la rainure extérieure, puis une deuxième collerette, la partie plane de la bague circulaire, pressant la lèvre annulaire sur la face supérieure de la grande collerette, et la partie cylindrique serrant directement le contour cylindrique extérieur de cette grande collerette. Selon un autre mode de réalisation, le soufflet comprend à l'extrémité comportant la lèvre annulaire, un centrage extérieur qui s'ajuste dans un alésage intérieur du boîtier.

Le boîtier peut comporter en partant du côté recevant la tige situé vers le bas, un plan inférieur, puis une surface extérieure circulaire sensiblement cylindrique, la partie plane de la bague circulaire pressant la lèvre annulaire sur ce plan inférieur, et la partie sensiblement cylindrique serrant directement la surface extérieure circulaire. Avantageusement, la bague circulaire est réalisée à partir d'une tôle métallique. En variante, la bague circulaire peut être constituée de deux demi-cercles reliés entre eux en deux points opposés, par des crochets d'extrémité. L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile comprenant un train roulant équipé de rotules, qui comportent l'une quelconque des caractéristiques précédentes. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après, donnée à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'une rotule selon l'art antérieur ; - la figure 2 est une vue en coupe axiale d'une rotule selon l'invention ; - la figure 3 est une vue de détail de cette coupe axiale, au niveau de la bague ; - la figure 4 est une vue en coupe axiale d'une rotule suivant une variante ; - la figure 5 est une vue de détail de cette coupe axiale, au niveau de la bague ; et - la figure 6 présente une bague réalisée en deux parties.

La figure 1 présente une rotule 1 comportant une tige métallique axiale 2 comprenant vers le bas un moyen de liaison vers un élément extérieur, constitué d'une partie cylindrique filetée 4 prévue pour s'ajuster dans un perçage correspondant de l'élément extérieur, un écrou venant serrer axialement cet élément sur une face d'appui plane 6 de la tige, qui se trouve en haut de cette partie cylindrique.

On notera que les côtés bas et haut sont définis par convention, ils peuvent être disposés différemment dans le véhicule. La partie supérieure de la tige 2 comporte une partie sphérique formant une rotule, s'ajustant dans une forme complémentaire d'un boîtier 8 qui constitue généralement l'extrémité d'une biellette du véhicule, utilisée notamment pour la direction ou la suspension de ce véhicule. Un soufflet 10 réalisé en élastomère est interposé entre la tige 2 et le boîtier 8, pour réaliser une étanchéité permanente tout en permettant des mouvements d'oscillation de cette tige autour du centre de la rotule.

Le soufflet 10 comporte axialement à chaque extrémité, un bourrelet annulaire qui s'ajuste dans une rainure circulaire extérieure de la tige 2 ou du boîtier 8, le bourrelet étant centré au fond de cette rainure. Chaque bourrelet comporte une gorge extérieure, qui reçoit un jonc de serrage 12, 14 formé par un fil métallique enroulé sur plusieurs tours, pour exercer un serrage permanent. Pour le montage dans la gorge extérieure du bourrelet, le jonc 12, 14 doit être ouvert en écartant ses extrémités, pour agrandir son diamètre et l'engager dans cette gorge. Il y a à ce moment un risque d'accrocher le soufflet 10 avec une extrémité du jonc 12, 14, et de l'endommager.

Les figures 2 et 3 présentent une rotule 21 représentée sans le boîtier, comportant un soufflet 30 comprenant à son extrémité inférieure, un bourrelet annulaire 36. La tige 2 comporte en partant de la partie cylindrique filetée 4 inférieure, une face d'appui plane 6 qui forme la base d'une grande collerette comprenant un contour cylindrique extérieur 26, une rainure circulaire 24 tournée vers l'extérieur, puis une petite collerette 28 formant la limite supérieure de la rainure extérieure, et enfin la forme sphérique 20 qui est éloignée de cette petite collerette. Le bourrelet 36 du soufflet 30 est engagé dans la rainure extérieure 24, qui réalise un centrage de ce bourrelet, il est axialement ajusté entre les deux collerettes 26, 28. Le bourrelet 36 comporte une lèvre comprenant une face inférieure plane 34, qui vient en appui sur une face supérieure 22 correspondante de la grande collerette 26. Une bague métallique circulaire et fermée 40 réalisée à partir d'une tôle métallique, comporte une section transversale en forme de « L » comprenant vers le dessus une partie plane disposée horizontalement 42, et en dessous une partie cylindrique 44 tournée vers le bas. Lors de l'assemblage de la rotule 21, on dispose le soufflet 30 sur la tige 2 en engageant son bourrelet 32 dans la rainure extérieure 24 de cette tige, la bague circulaire 40 étant disposée préalablement autour de ce bourrelet inférieur. Pour la mise en place de la bague circulaire 40, on pousse ensuite cette bague vers le bas de manière à ce que sa partie cylindrique 44 coulisse sur le contour cylindrique extérieur de la grande collerette 26, en se serrant fortement dessus. En fin de course, la partie plane supérieure 42 de la bague circulaire 40, vient serrer axialement la lèvre 32 du bourrelet 36, pour presser sa face inférieure plane 34 sur la face supérieure 22 de la grande collerette 26. On obtient ainsi une étanchéité par la pression des deux faces planes 22, 34 l'une sur l'autre, et par le maintien permanent de cette pression dû au blocage de la bague circulaire 40 assuré par le serrage de sa partie cylindrique 44 directement sur la tige métallique 2. On notera que le serrage de la bague circulaire 40 directement sur la tige métallique 2, sans passer par un élément souple intermédiaire comme le soufflet 30 en élastomère, constitue un montage stable dans le temps.

Pour la fixation de l'extrémité supérieure du soufflet 30 sur le boîtier de la rotule 21, on peut utiliser un dispositif similaire, ou en variante un autre dispositif comme celui décrit ci-dessous. Les figures 4 et 5 présentent une rotule 51, dont le boîtier 50 comporte à sa base une rainure circulaire 56 centrée sur l'axe, qui est légèrement conique avec un angle de cône s'ouvrant vers le bas. La rainure conique 56 se termine vers le bas par un plan inférieur 52.

Le soufflet 60 comporte un bourrelet annulaire supérieur comprenant une lèvre 62 tournée vers l'extérieur, qui vient en appui sur le plan inférieur 52 du boîtier 50. De plus l'extrémité supérieure du soufflet 60 se prolonge au dessus de la lèvre 62, par une forme cylindrique constituant un centrage extérieur venant se centrer dans un alésage axial 54 se trouvant à la base du boîtier 50. Une bague métallique circulaire et fermée 70, comporte une section transversale en forme de « L » comprenant vers le dessous une partie plane 72 disposée horizontalement, et au dessus une partie sensiblement cylindrique 74 dont la face intérieure est légèrement conique, de manière à s'ajuster dans la rainure conique 56 du boîtier 50. Pour la mise en place de la bague circulaire 70, on pousse cette bague vers le haut de manière à ce que sa face intérieure légèrement conique 74 coulisse dans la rainure conique correspondante 56 du boîtier 50, en se serrant fortement dessus pour former un serrage. En fin de course, la partie plane 72 de la bague circulaire 70, vient serrer axialement la lèvre 62 pour la presser sur le plan inférieur 52 du boîtier 50. On obtient ainsi une étanchéité par la pression de la lèvre 62 sur le plan inférieur 52, et par le maintien permanent de cette pression dû au blocage de la bague 70 assuré par le serrage de sa face légèrement conique 74 sur le boîtier 50, l'angle de cône qui tend à pousser cette bague vers le haut venant en permanence confirmer ce maintien. La figure 6 présente en variante, une bague circulaire 80 constituée de deux demi-cercles 82 produits à partir d'une tôle métallique, et reliés entre eux en deux points opposés par des crochets d'extrémité 84 réalisés à partir de plis de la tôle. La bague 80 constituée de demi-cercles 82 peut comporter l'une ou l'autre des deux sections transversales différentes, présentées par les figures 3 et 5. La bague 80 constituée de demi-cercles 82, peut s'assembler soit comme les bagues précédentes par un coulissement axial sur une forme correspondante de la tige 2 ou du boîtier 50, ou soit par une mise en place directement des deux demi-cercles 82 en position, puis par un repli des crochets d'extrémité 84 qui appliquent un resserrement et un serrage de cette bague fermée sur la tige ou le boîtier, de manière à assurer le blocage. Avantageusement, la rotule suivant l'invention s'applique à certaines fonctions de trains roulants comme la suspension ou la direction d'un véhicule automobile, elle convient en particulier pour transmettre des efforts à une barre anti-devers. En variante, cette rotule peut s'appliquer dans d'autres domaines nécessitant une bonne fiabilité.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1 - Rotule, notamment pour véhicule automobile, comportant une tige (2) comprenant axialement d'un côté un moyen de liaison (4) avec un élément extérieur, et de l'autre côté une forme sphérique (20) ajustée dans un boîtier (50), et un soufflet (30, 60) réalisé en élastomère, comportant au moins à une extrémité une lèvre annulaire (32, 62) qui s'ajuste sur une surface circulaire d'étanchéité de la tige ou du boîtier, caractérisée en ce qu'une bague circulaire fermée (40, 70) entourant la lèvre annulaire (32, 62), comporte une section transversale sensiblement en forme de « L », comprenant une partie plane (42, 72) qui presse axialement la lèvre (32, 62) sur une face plane (22, 52) de la surface d'étanchéité, et une partie sensiblement cylindrique (44, 74) qui serre une face sensiblement cylindrique (26, 56) de cette surface d'étanchéité.
2. 2 - Rotule selon la revendication 1, caractérisée en ce que la face sensiblement cylindrique (56) de la surface d'étanchéité de la tige ou du boîtier (50), recevant la partie sensiblement cylindrique (74) de la bague circulaire (70), est légèrement conique avec un angle de cône s'ouvrant du côté du soufflet (60).
3. 3 - Rotule selon la revendication 2, caractérisée en ce que la face intérieure de la partie sensiblement cylindrique (74) de la bague circulaire (70), comporte au repos une forme légèrement conique correspondant à celle (56) de la surface d'étanchéité.
4. 4 - Rotule selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le soufflet (30) comprend à l'extrémité comportant la lèvre annulaire (32), un centrage intérieur qui s'ajuste dans une rainure extérieure circulaire (24) de la tige (2).
5. 5 - Rotule selon la revendication 4, caractérisée en ce que la tige (2) comporte en partant du moyen de liaison situé vers le bas, une grande collerette comprenant un contour cylindrique extérieur (26), la rainure extérieure (24), puis une deuxième collerette (28), la partie plane (42) de labague circulaire (40) pressant la lèvre annulaire (32) sur la face supérieure (22) de la grande collerette, et la partie cylindrique (44) serrant directement le contour cylindrique extérieur de cette grande collerette.
6. 6 - Rotule selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le soufflet (60) comprend à l'extrémité comportant la lèvre annulaire, un centrage extérieur qui s'ajuste dans un alésage intérieur (54) du boîtier (50).
7. 7 - Rotule selon la revendication 6, caractérisée en ce que le boîtier (50) comporte en partant du côté recevant la tige (2) situé vers le bas, un plan inférieur (52), puis une surface extérieure circulaire (56) sensiblement cylindrique, la partie plane (72) de la bague circulaire (70) pressant la lèvre annulaire (62) sur ce plan inférieur, et la partie sensiblement cylindrique (74) serrant directement la surface extérieure circulaire.
8. 8 - Rotule selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la bague circulaire (40, 70) est réalisée à partir d'une tôle métallique.
9. 9 - Rotule selon la revendication 8, caractérisée en ce que la bague circulaire (80) est constituée de deux demi-cercles (82) reliés entre eux en deux points opposés, par des crochets d'extrémité (84).
10. 10 - Véhicule automobile comportant un train roulant équipé de rotules (21, 51), caractérisé en ce que ces rotules sont réalisés suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9.