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Etre
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Est-a
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Trou
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DANS
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Est-d
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Physical
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de 5 daN
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90 degree
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11 mm
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30 daN
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5 daN
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[17][_]
de 20 mm
(1)
[18][_]
de 0,5 mm
(1)
[19][_]
de 11 mm
(1)
[20][_]
de 30 daN
(1)
[21][_]
Polymer
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[22][_]
POLYURETHANE
(2)
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Nylon
(2)
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Polyamide
(1)
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Molecule
(2/ 3)
[26][_]
DES
(2)
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boron
(1)
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Generic
(1/ 1)
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metal
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2522748A1
Family ID 8141634
Probable Assignee Frezza Humbert
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title ARTICULATION A ROTULE MONTEE PAR INTRODUCTION A FORCE
EN Title ELASTIC POLYURETHANE COLLAR FOR FORCE FIT BALL JOINT COUPLING
- SHAPED TO ENSURE THAT WITHDRAWAL FORCES ARE MUCH HIGHER THAN
INSERTION FORCES
Abstract
_________________________________________________________________
L'INVENTION CONCERNE LES ARTICULATIONS A ROTULE.
ELLE SE RAPPORTE A UNE ARTICULATION A ROTULE DANS LAQUELLE UNE BAGUE
DE MATIERE PLASTIQUE RELATIVEMENT MOLLE EST SERREE ENTRE UN COUSSINET
RIGIDE 22 ET UNE PAROI 16 DU BOITIER. UNE GORGE 42 FORMEE A LA
PERIPHERIE DE LA BAGUE 32 PERMET LA DEFORMATION LATERALE DE CELLE-CI
LORSQU'UNE ROTULE EST INTRODUITE A FORCE. LA COOPERATION DES COINS 20
E 50 DE L'OUVERTURE 18 ET DE LA BAGUE 32 EMPECHE L'ARRACHEMENT DE LA
ROTULE, A MOINS QU'UNE FORCE TRES IMPORTANTE SOIT EXERCEE.
APPLICATION AUX TRINGLERIES DE COMMANDE D'ACCELERATEURS ET DE
CHANGEMENT DE VITESSE DES VEHICULES.
Force-fitted ball coupling is accepted by a rigid hollow casing lined
with a combination of a hemispherical seat in the base of the casing
and an annular collar between the seat and the mouth of the casing.
The collar/casing interface is partly relieved and partly stepped so
that, during insertion of the ball end, the collar is compressed into
the casing and deformed radially to allow the ball to enter. After
insertion, the collar recovers a position overlapping the boron of the
entry of the casing, so that much more force is needed to remove the
ball than was necessary to insert it. Esp. suitable for couplings on
mechanisms such as motor vehicle controls, where a combination of
speed of assembly plus reliability in service is required. Typically
ball and casing are of metal, the internal seal is of 'Nylon'
(polyamide) filled with glass fibres, and the elastic collar is of
polyurethane of 90 degree Shore hardness. For a collar with an inlet
orifice, undilated, of 11 mm diam., the rod extraction force was 30
daN, compared with an insertion force of 5 daN.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention concerne les articulations a rotule. Plus
precisement, elle se rapporte a des articulations a rotule du type
dans lequel une rotule est enfoncee a force dans un bottier et est
ensuite retenue dans celui-ci d'une maniere telle que la force
necessaire a son arrachement est superieure a la force d'introduction.
Le type precite d'articulation a rotule est particulierement
avantageux dans les montages mecaniques executes en grandes series car
il ne necessite pas d'operations complexes de montage. En effet, la
rotule est simplement introduite a force dans un bottier. Il faut
cependant que la force d'arrachement soit tres elevee. En effet, si
celleci n'est pas suffisante, le mecanisme associe peut se demonter
intempestivement. Etant donne qu'on utilise de telles articulations a
rotule dans des mecanismes de changement de vitesse ou de commande
d'accelerateurs par exemple, une separation intempestive de la rotule
et du boitier peut etre catastrophique et doit donc etre evite. Par
contre, il est important que le montage ne necessite pas une force
importante afin qu'il puisse etre realise facilement dans les channes
de fabrication.
On connatt deja une articulation a rotule de ce type. En effet, le
brevet francais nO 2 286 971 decrit une telle articulation qui
comporte un boitier rigide contenant un coussinet fixe et une bague
mobile en translation, le coussinet et la bague delimitant ensemble un
logement de forme spherique. Lorsqu'une rotule doit etre introduite
dans ce logement, elle repousse la bague contre le coussinet, car ces
deux elements sont separes par une certaine distance.
Lorsque la rotule a penetre entierement dans le coussinet, la bague
revient a distance de celui-ci. Lorsqu'une force d'arrachement est
ensuite appliquee a la rotule, la bague est serree. entre la rotule et
le boitier si bien que l'arrachement de la rotule est tres difficile.
L'articulation precitee presente des inconvenients car sa fabrication
est relativement delicate. En effet, une variation tres faible des
dimensions apres sertissage fait varier dans de grandes proportions la
force d'arrachement. Le sertissage realise doit donc etre execute de
maniere qu'il donne une force minimale d'arrachement superieure a une
valeur consideree comme sure, c'est-a-dire comme evitant une
separation de la rotule et du boitier lors de l'utilisation. La force
moyenne d'arrachement est alors tres elevee. Etant donne le rapport de
la force d'introduction a la force d'arrachement, la force moyenne
d'introduction est alors elevee si bien que le montage de ces
articulations presente souvent des difficultes.
L'invention concerne une articulation a rotule, du type precite,
c'est-a-dire dans laquelle l'introduction de la rotule est effectuee
par application d'une force moderee et l'arrachement de la rotule
necessite au contraire une force tres importante. L'invention met en
oeuvre a cet effet des moyens tout a fait differents de ceux qui sont
decrits dans le brevet precite. Ainsi, l'invention supprime tout
deplacement longitudinal de la bague, constituant la caracteristique
essentielle de l'arti culation du brevet precite.
Plus precisement, l'invention concerne une articulation a rotule
montee par introduction a force, du type qui comprend
- une rotule,
- un boitier rigide ayant une paroi d'introduction de rotule qui a une
ouverture de dimension suffisamment grande pour le passage de la
rotule dans une direction d'introduction dans le boitier,
- un coussinet loge dans le boitier et retenu en position sensiblement
fixe dans celui-ci, et
- une bague logee dans le boitier,
- le coussinet et la bague delimitant ensemble un logement en forme de
partie de sphere.
Selon l'invention,
- la bague est simultanement au contact du coussinet et de la paroi
d'introduction,
- la bague et le boitier delimitent une cavite entre eux et a la
peripherie externe de la bague, et
- la bague et le boitier comportent, autour de l'ouverture du boitier,
un dispositif d'accrochage mutuel qui a tendance a se debloquer
lorsque la rotule exerce une force dirigee vers le coussinet et a se
bloquer lorsque la rotule exerce une force dirigee en sens inverse.
Ainsi, selon l'invention, lorsque la rotule exerce une force dirigee
vers le coussinet, elle debloque le dispositif d'accrochage si bien
que la bague peut se deformer elastiquement en direction laterale, en
se deformant dans la cavite.
Au contraire, lorsqu'une force est exercee dans l'autre sens, la
rotule a tendance a bloquer le dispositif d'accrochage si bien que la
matiere de la bague est serree directement entre la rotule et la paroi
du boitier.
Dans un mode de realisation avantageux, la cavite est delimitee par
une gorge formee a la peripherie externe de la bague. Celle-ci est
avantageusement formee d'une matiere plastique plus molle que celle du
coussinet, par exemple de polyurethanne, ayant notamment une durete de
l'ordre de 90" Shore A.
Le dispositif d'accrochage comporte avantageusement le bord de
l'ouverture formee dans la paroi d'introduction du boitier et une
saillie depassant de la face cooperante de la bague, la saillie
empechant la deformation laterale de la bague lorsque la rotule exerce
une force dirigee a l'oppose du coussinet.
Le boitier est avantageusement serti. La force de sertissage et les
dimensions du boitier apres sertissage influent relativement peu sur
la force d'introduction de la rotule et sur sa force d'arrachement. En
effet, les tolerances de sertissage sont determinees en direction
parallele a la direction d'introduction. Au contraire, le
fonctionnement de la bague s'effectue par deplacement lateral. Le
blocage et le deblocage du dispositif d'accro chage correspondent
toujours a un deplacement sur une distance egale a la dimension de la
saillie qui depasse de la face de la bague. Cette dimension ne depend
pas du sertissage.
D'autres caracteristiques et avantages de l'inven tion ressortiront
mieux de la description qui va suivre, faite en reference au dessin
annexe sur lequel la figure 1 est une coupe axiale d'un boitier
d'articulation a rotule selon l'invention; et la figure 2 est une
coupe partielle correspondant a la figure 1, representant une etape de
l'introduction de la rotule dans le boitier.
La figure 1 est une coupe d'un exemple d'articulation a rotule selon
l'invention, sous une forme tres agrandie etant donne que son diametre
et sa hauteur sont par exemple de l'ordre de 20 mm.
L'articulation comporte un boitier 10 forme a partir d'un tube
metallique, ayant une premiere paroi 12 d'extremite qu a un trou 14 en
son centre. Ce trou n'est pas indispensable mais il facilite la
fabrication a partir d'un tube. A l'autre extremite, le corps du
boitier 10 a une seconde paroi 16 qui delimite un orifice central 18
destine a l'introduction d'une rotule. Le diametre de cet orifice
circulaire 18 est donc au moins egal a celui de la rotule qui doit
etre introduite dans le boitier.
Le bord de l'orifice 18, vers l'interieur, forme une saillie ou un
coin 20.
Le boitier 10 contient un coussinet 22, delimitant une cavite 24 en
forme de couronne spherique et une cavite eventuelle 26, destinee a
faciliter les operations de moulage et qui peut etre utilisee par
exemple pour la disposition d'une reserve d'un lubrifiant. A
l'extremite opposee, le coussinet 22 se termine par une levre 28.
Celle-ci depasse de preference le niveau du centre 30 de la cavite
spherique 24 de maniere qu'elle ait tendance d'elle-meme a rester
accrochee sur une rotule de diametre correspondant.
Le coussinet 22 est avantageusement forme d'une matiere plastique de
moulage facile et relativement dure,par exemple de "Nylon" charge de
fibres de verre.
Le boitier 10 contient aussi une bague 32. Celleci a une partie
inferieure 34 destinee a entourer la levre 28 du coussinet 22. Elle
delimite dans sa partie centrale, au-dessus de cette levre 28, une
partie de surface spherique qui prolonge la surface de la cavite 24.
La partie 38 de la bague proche de l'ouverture 18 du boitier delimite
un orifice 40 de forme sensiblement cylindrique.
Selon une caracteristique importante de l'invention, la bague 32 a une
gorge 42 a sa peripherie externe de maniere qu'un espace 44 soit
delimite entre le boitier 10 et la bague 32.
Selon une autre caracteristique de l'invention, la partie externe 38
de la bague 32 a une saillie 46 de petite dimension, par exemple de
0,5 mm de hauteur, qui penetre dans l'orifice 18 de la paroi 16 du
boitier 10.
Le bord 20 de l'ouverture 18 du boitier et la saillie 46 de la bague
32 forment le dispositif d'accrochage selon l'invention. Ce dispositif
d'accrochage, actif lorsqu'une rotule 48 est introduite dans le
boitier ou en est extraite, comprend ainsi un coin 50 forme dans la
bague 32 et destine a cooperer avec le coin 20 du bord de l'ouverture
18.
Lorsqu'une rotule 48 est introduite a force dans le boitier represente
sur la figure 1, sa surface commence par prendre appui contre la face
externe de la bague 32, c'est-d-dire la saillie 46. Pendant cet
enfoncement de la rotule 48, la bague qui est formee d'une matiere
facilement deformable s'enfonce legerement vers l'interieur du boitier
et degage la saillie 46 du coin 20. Apres ce degagement, la rotule qui
continue a etre enfoncee, par exemple avec une force de 5 daN, deforme
la matiere de la bague 32 et celle-ci peut occuper l'espace forme par
la cavite 44, en prenant sensiblement la configuration representee sur
la figure 2. Celle-ci montre clairement que le coin 50 a ete deplace
lateralement a une distance tres importante du coin 20 de la paroi du
boitier.Grace a cette deformation elastique laterale de la bague 32,
la rotule peut penetrer dans le coussinet.
Lorsque la rotule a ete enfoncee completement, la bague 32, etant
donne son elasticite et la forme inclinee de la surface de la rotule,
a tendance a reprendre la position representee sur la figure 1,
c'est-a-dire que la saillie 46 penetre dans l'ouverture 18 et la piece
32 n'est presque plus deformee. Si une force d'arrachement est alors
appliquee a la rotule, compte tenu de l'inclinaison des surfaces de
cooperation de la rotule et de la bague 32 a proximite de l'ouverture
40, la force resultante est dirigee lateralement et vers le haut sur
la figure 1, comme indique par la fleche 52 en traits interrompus. En
consequence, la matiere qui se trouve entre la rotule et le bord du
boitier est comprimee et doit donc resister a l'ecrasement.
Ainsi, lors de l'introduction de la rotule, la bague 32 formee d'une
matiere molle travaille au cisaillement et se deforme donc facilement
si bien que la force qu'elle applique est moderee. Au contraire, lors
de l'arrachement de la rotule, elle travaille a la compression et
exerce alors une force de reaction bien plus grande.
La resistance a l'arrachement est donc bien plus grande.
Dans un exemple dans lequel la matiere de la bague 32 est un
polyurethanne de durete Shore A de 900, l'orifice 40 ayant un diametre
de 11 mm, la force d'introduction est de 5 daN et la force
d'arrachement de 30 daN.
La modification des valeurs de la force d'introduction et de la force
d'arrachement est facilement realisable. La force d'arrachement peut
etre accrue par utilisation d'une matiere moins molle, resistant mieux
a l'ecrasement. La force d'introduction est alors determinee par
fixation du diametre du trou 40 d'introduction de la rotule.
Bien entendu, la cavite 44 peut etre formee de diverses manieres. Par
exemple, la gorge 42 de la bague peut avoir des configurations tres
diverses. En outre, la bague 32 peut avoir une forme exterieure
sensiblement cylindrique et le boitier peut delimiter alors la cavite.
La caracteristique essentielle est la presence d'un volume libre
permettant la deformation laterale de la bague lors de l'introduction
de la rotule.
Le dispositif d'accrochage de la bague et du bord de l'ouverture 16
peut etre modifie. Par exemple, comme il doit se bloquer sous l'action
de forces dirigees comme indique par la fleche 52, il suffit que la
bague et la paroi 16 aient des surfaces sensiblement perpendiculaires
a cette direction. Une telle disposition peut suffire, lorsque les
forces de frottement de la bague sur le boitier sont suffisantes.
Il est bien entendu que l'invention n'a ete decrite et representee
qu'a titre d'exemple preferentiel et qu'on pourra apporter toute
equivalence technique dans ses elements constitutifs sans pour autant
sortir de son cadre.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1. Articulation a rotule montee par introduction a force, du type qui
comprend-une rotule (48),- un boitier rigide (10) ayant une paroi (16)
d'introduction de rotule qui a une ouverture (18) de dimension
suffisamment grande pour le passage de la rotule dans une direction
d'introduction dans le boitier,- un coussinet (22) loge dans le
boitier et retenu en position sensiblement fixe dans celui-ci, et- une
bague (32) logee dans le boitier,- le coussinet et la bague delimitant
ensemble un logement ayant la forme d'une partie de sphere,
caracterisee en ce que- la bague (32) est simultanement au contact du
coussinet (22) et de la paroi d'introduction (16),- la bague (32) et
le boitier (10) delimitent une cavite (44) entre eux et a la
peripherie externe de la bague, et- la bague (32) et le boitier (10)
comportent, autour de l'ouverture du boitier, un dispositif
d'accrochage mutuel (20, 50) qui a tendance a se debloquer lorsque la
rotule exerce une force dirigee vers le coussinet et a se bloquer
lorsque la rotule exerce une force dirigee en sens inverse.
2. Articulation selon la revendication 1, caracterisee en ce que le
dispositif d'accrochage comporte un bord (20) de l'ouverture (18) du
boitier cooperant avec une saillie (46) formee sur une face de la
bague (32).
3. Articulation selon l'une des revendications 1 et 2, caracterisee en
ce que la cavite (44) est delimitee par une gorge (42) formee a la
peripherie externe de la bague (32).
4. Articulation selon l'une quelconque des revendications precedentes,
caracterisee en ce que la-bague (32) est formee d'une matiere
plastique plus molle que la matiere du coussinet.
5. Articulation selon la revendication 4, caracterisee en ce que la
bague est formee de polyurethanne.
6. Articulation selon la revendication 5, caracterisee en ce que la
bague a une durete Shore A de 90" environ.
7. Articulation selon l'une quelconque des revendication precedentes,
caracterisee en ce que le boitier (10) est serti autour de la bague et
du coussinet.
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