FR3122907A1 - Articulation élastique - Google Patents

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Abstract

Articulation élastique On propose une articulation élastique 100 comprenant un premier manchon 102 et un deuxième manchon 104. Le premier manchon 102 et le deuxième manchon 104 comprennent chacun une armature externe respective 106, 108, une armature interne respective 110, 111 et un corps élastique respectif 112, 114 entre leurs armature externe et armature interne respectives. L’articulation élastique 100 comprend également une bague 140 connectant longitudinalement le premier manchon 102 et le deuxième manchon 104. La bague 140 forme une butée radiale entre l’armature interne 110 et l’armature externe 106 du premier manchon 102, et entre l’armature interne 111 et l’armature externe 108 du deuxième manchon 104. L’articulation élastique améliore le contrôle de l’amortissement dans différentes directions. [Fig. 1]

Description

Articulation élastique
La présente divulgation concerne le domaine des articulations élastiques.
Des articulations élastiques peuvent être utilisées pour amortir des vibrations entre deux pièces mécaniques faisant partie d’un même assemblage. De telles articulations peuvent notamment être utilisées dans le secteur de l’automobile pour relier différentes pièces mécaniques d’un véhicule, et ainsi amortir les vibrations entre les pièces reliées.
Certaines articulations élastiques comprennent une armature interne reliée à une première pièce mécanique et une armature externe reliée à deuxième pièce mécanique, ainsi qu’un corps élastique entre l’armature externe et l’armature interne. Ces articulations peuvent présenter une forme de manche, dans lequel l’armature externe entoure l’armature interne autour d’un axe longitudinal de l’articulation. L’armature interne peut en outre comprendre un passage central longitudinal permettant l’insertion d’une première pièce mécanique complémentaire en forme de bras, afin de relier ladite pièce mécanique à l’articulation. L’armature externe peut quant à elle être reliée à une deuxième pièce mécanique par tout moyen. Par exemple, dans un véhicule automobile, l’une de l’armature interne et l’armature externe peut être reliée au moteur du véhicule et l’autre à la caisse du véhicule. La présence du corps élastique entre l’armature externe et l’armature interne permet d’amortir les vibrations entre les deux pièces mécaniques.
Ces articulations élastiques peuvent être fabriquées en positionnant l’armature externe autour de l’armature interne, le long de l’axe longitudinal, et en formant le corps élastique entre les deux armatures par un processus de moulage. Le corps élastique résultant de ce processus est homogène, de sorte que l’on a peu ou pas de variabilité quant à la manière dont l’articulation amortit les vibrations. Il existe des solutions permettant d’obtenir un contrôle plus fin de l’amortissement des vibrations, par exemple par l’introduction d’un insert avant le processus de moulage, mais ces solutions conduisent généralement à un procédé de fabrication compliqué.
Dans ce contexte, il existe un besoin pour une articulation élastique améliorée.
On propose pour cela une articulation élastique comprenant un premier manchon et un deuxième manchon. Le premier manchon et le deuxième manchon comprennent chacun une armature externe, une armature interne et un corps élastique entre l’armature externe et l’armature interne. L’articulation élastique comprend également une bague connectant longitudinalement le premier manchon et le deuxième manchon. La bague forme une butée radiale entre l’armature interne et l’armature externe du premier manchon, et entre l’armature interne et l’armature externe du deuxième manchon.
L’armature externe du premier manchon et l’armature externe du deuxième manchon peuvent être emmanchées en force par-dessus la bague et de chaque côté de la bague.
La bague peut comprendre un revêtement intérieur élastique. Par exemple, le revêtement intérieur élastique peut être en matériau caoutchouc.
Le revêtement intérieur élastique peut présenter une section radiale de forme variable.
Le revêtement intérieur élastique peut présenter une épaisseur variable.
Le revêtement intérieur élastique peut comprendre une ou plusieurs alvéoles.
L’articulation peut comprendre en outre un marqueur de position radiale.
Le corps élastique du premier manchon et le corps élastique du deuxième manchon d’une part, et le revêtement intérieur élastique d’autre part, peuvent présenter des rigidités différentes.
L’armature externe du premier manchon peut comprendre une encoche, et/ou l’armature externe du deuxième manchon peut comprendre une encoche.
La bague peut comprendre une protrusion extérieure radiale s’engageant dans l’encoche de l’armature externe du premier manchon et/ou dans l’encoche de l’armature externe du deuxième manchon.
La bague peut comprendre une paroi extérieure rigide, par exemple en matériau plastique ou métallique.
Des exemples non-limitants vont être décrits en référence aux figures suivantes :
représente un exemple d’articulation élastique.
représente le premier manchon de l’articulation élastique de la figure 1.
représente le premier manchon de l’articulation élastique de la figure 1 après emmanchement en force par-dessus la bague.
représente l’armature externe du premier manchon de la figure 1.
représente une vue d’une demi-coupe longitudinale de l’articulation élastique de la figure 1.
représente le premier manchon après emmanchement en force par-dessus la bague selon la demi-coupe de la figure 5.
représente une vue dans un plan longitudinal de l’articulation élastique selon la demi-coupe de la figure 5.
représente une vue dans un plan transversal de la bague emmanchée en force sur le premier manchon selon la demi-coupe de la figure 5.
représente une vue schématique dans un plan transversal de l’articulation élastique de la figure 1.
représente une vue en coupe axiale de l’articulation élastique de la figure 1 selon la section A-A indiquée sur la figure 9.
représente une vue en coupe axiale de l’articulation élastique de la figure 1 selon la section B-B indiquée sur la figure 9.
représente un autre exemple d’articulation élastique.
représente le premier manchon de l’articulation élastique de la figure 12.
représente la bague de l’articulation élastique de la figure 12.
représente le deuxième manchon de l’articulation élastique de la figure 12.
représente une bague comprenant des alvéoles qui diffèrent de celles de la bague de la figure 14.
On propose une articulation élastique comprenant un premier manchon et un deuxième manchon. Le premier manchon et le deuxième manchon comprennent chacun une armature externe, une armature interne et un corps élastique entre l’armature externe et l’armature interne. L’articulation élastique comprend également une bague connectant longitudinalement le premier manchon et le deuxième manchon. La bague forme une butée radiale entre l’armature interne et l’armature externe du premier manchon, et entre l’armature interne et l’armature externe du deuxième manchon.
Cela constitue une articulation élastique améliorée.
En particulier, la bague permet de moduler l’amortissement des vibrations de l’articulation réalisé par le corps élastique. En effet, selon les sollicitations mécaniques auxquelles l’articulation est soumise, il peut y avoir un contact radial entre l’armature interne de chaque manchon et la bague et/ou entre l’armature externe de chaque manchon et la bague. Ce contact modifie la courbe d’amortissement des vibrations de l’articulation fourni par le seul corps élastique. La butée radiale formée par la bague permet donc un amortissement plus fin, ce qui résulte en un contrôle plus précis, par l’articulation, par exemple du déplacement d’une vibration et/ou de sa progressivité.
En d’autres termes, la bague permet de modifier localement (i.e., là où la bague est située) le comportement de l’articulation élastique en termes d’amortissement des vibrations radiales. La bague constitue donc une variable supplémentaire pour ajuster la courbe d’amortissement. Cela permet un amortissement fin, et ce même si le corps élastique est réalisé simplement en un matériau homogène (donc à élasticité locale constante). Une telle homogénéité du matériau peut notamment résulter d’un processus classique d’obtention du corps élastique par une opération simple de moulage.
En outre, le fait que l’articulation comprend deux manchons facilite la fabrication de l’articulation. En effet, chaque manchon peut être fabriqué séparément, ce qui permet une plus grande complexité structurelle de l’articulation, et notamment de prévoir l’intégration de la bague. Toutefois, la fabrication reste simple, car l’assemblage de l’articulation élastique peut être effectué facilement par connexion sur la bague de chaque manchon. La bague permet donc d’affiner l’amortissement, avec une complexification modérée en termes de fabrication de l’articulation élastique.
La bague connecte longitudinalement le premier manchon et le deuxième manchon. Cela signifie que la bague relie longitudinalement le premier manchon et le deuxième manchon, c’est-à-dire assemble le premier manchon et le deuxième manchon le long de l’axe longitudinal.
L’articulation élastique peut être utilisée pour relier des pièces mécaniques d’un véhicule. Le véhicule peut être tout type de véhicule terrestre, marin et/ou aérien, par exemple une voiture. L’armature élastique peut être montée entre deux pièces mécaniques de ce véhicule. Par exemple, dans le cas d’une voiture, l’articulation élastique peut être montée sur des pièces mécaniques reliées au châssis et à la caisse de la voiture, ou bien au moteur et à la caisse.
Pour cela, l’articulation élastique présente une forme générale de manche résultant de la connexion des deux manchons par la bague, dans lequel, pour chaque manchon l’armature externe entoure l’armature interne autour d’un axe longitudinal de l’articulation. Chaque armature interne peut comprendre en outre un passage central longitudinal permettant l’insertion d’une première pièce mécanique complémentaire en forme de bras dans l’armature interne de chaque manchon, afin de relier ladite pièce mécanique à l’articulation. Les armatures externes peuvent quant à elles être reliées à une deuxième pièce mécanique. Par exemple, la deuxième pièce mécanique peut venir s’assembler autour de l’armature externe des deux manchons. L’articulation élastique permet ainsi de relier les première et deuxième pièces mécaniques avec amortissement des vibrations entre ces pièces.
Les armatures interne et externe peuvent être de forme générale cylindrique. Les armatures peuvent être en matériau rigide. A titre d’exemple, les armatures internes peuvent être en aluminium ou en acier, et/ou les armatures externes peuvent être en acier ou en plastique.
Les armatures externes peuvent comprendre une surface intérieure de forme spécifique comprenant un resserrement formé entre un anneau et un plateau. Le resserrement permet de régler le rapport des raideurs radiales axiales. Les armatures externes peuvent comprendre une surface extérieure droite ou de forme spécifique parallèle à la surface intérieure.
La bague peut être de forme générale cylindrique/annulaire. La connexion peut être réalisée par la bague par insertion de celle-ci entre les armatures interne et externe de chaque manchon. La bague peut ainsi maintenir mécaniquement les premier et deuxième manchons connectés/reliés l’un à l’autre.
La butée radiale est une butée mécanique lors du déplacement radial relatif de l’armature interne et l’armature externe de chaque manchon, c’est-à-dire que la présence de la bague induit une butée lorsque l’armature interne et l’armature externe se déplacent relativement l’une par rapport à l’autre dans la direction radiale.
L’armature externe du premier manchon et l’armature externe du deuxième manchon peuvent être emmanchées en force par-dessus la bague et de chaque côté de la bague. Dans ce cas, la bague reste généralement fixe par rapport aux armatures externes des manchons lorsque l’articulation élastique est soumise à des vibrations radiales, et la bague forme donc une butée radiale pour les armatures internes. Alternativement, les armatures internes des manchons peuvent être insérées en force dans la bague et de part et d’autre de la bague. Dans ce cas, la bague forme une butée radiale pour les armatures externes.
L’emmanchement en force facilite l’assemblage de l’articulation élastique. En effet, l’emmanchement permet d’assembler l’articulation élastique simplement, sans utiliser de procédé d’assemblage spécifique tel que l’emboutissage ou le sertissage, et/ou sans utiliser d’opération de rétreinte. L’emmanchement en force résulte en une solidité suffisante du lien entre les deux manchons, sans besoin de ces procédés d’assemblage. L’articulation élastique peut ainsi être assemblée par une simple opération de pressage/forçage.
Par exemple, le diamètre de la surface extérieure de la bague peut être légèrement supérieur au diamètre de la surface intérieure de l’armature externe de chaque manchon (par exemple de quelques dixièmes de millimètres à quelques millimètres, selon le matériau des pièces). L’emmanchement en force peut donc entrainer une déformation de la bague par la compression de celle-ci. Ainsi, chaque manchon peut être maintenu par les forces de frottement induites par cette compression de la bague lorsque chaque manchon est emmanché en force sur celle-ci. Le bord de chaque extrémité circulaire de la bague peut être arrondi (chanfrein) pour faciliter l’emmanchement en force. L’arrondi peut être orienté vers l’extérieur par rapport à l’axe longitudinal de l’articulation.
La bague peut comprendre un revêtement intérieur élastique. Par exemple, le revêtement intérieur élastique peut être en matériau caoutchouc. Le revêtement intérieur élastique améliore le contrôle de l’amortissement en butée.
Le corps élastique du premier manchon et le corps élastique du deuxième manchon d’une part, et le revêtement intérieur élastique d’autre part, peuvent présenter des rigidités différentes.
La différence de rigidité entre les corps élastiques des manchons et le revêtement intérieur élastique permet d’affiner encore le contrôle de l’amortissement. En effet, cela permet de jouer avec les rigidités de chaque partie élastique afin de mieux maîtriser les courbes de réponse dans les différentes directions de l’articulation. D’une part, les corps élastiques des manchons contribuent à la raideur linéaire autour de la position d’origine de l’articulation, dans la partie linéaire. D’autre part, la géométrie et la nature du matériau du revêtement intérieur élastique contribuent à avoir une progressivité et une saturation finale de l’articulation, en plus de celle des corps élastiques des manchons. La position d’origine de l’articulation correspond à la position de l’articulation lorsqu’aucune force ne s’applique sur le manchon, c’est-à-dire lorsque l’articulation est au repos, et que chaque armature est centrée et alignée sur l’axe longitudinal. La raideur des corps élastiques permet donc de répondre à la raideur autour de l’origine, et la raideur du revêtement intérieur élastique permet de construire une courbe de progressivité. La différence de rigidité entre les corps élastiques des manchons et le revêtement intérieur élastique permet donc d’affiner précisément l’amortissement de l’articulation.
L’articulation peut présenter un comportement élastique différencié selon la direction radiale. Par exemple, le revêtement intérieur élastique peut présenter une section radiale de forme variable, en particulier une épaisseur variable. Cela permet d’affiner encore plus le contrôle de l’amortissement, ici selon la direction radiale.
Chaque manchon peut comprendre un marqueur de position radiale respectif, et la bague peut comprendre un marqueur de position radiale. Cela permet d’orienter précisément la bague par rapport aux manchons, en position radiale. Par exemple la bague peut comprendre une protrusion s’insérant dans des encoches respectives des manchons. Cela sécurise le positionnement radial relatif. Les encoches peuvent être réalisées sur les armatures externes des manchons. Dans le cas où l’articulation présente un comportement élastique différencié selon la direction radiale, ces marqueurs de position radiale permettent de positionner l’articulation selon le comportement voulu en fonction de la direction radiale.
Alternativement ou additionnellement, l’articulation peut comprendre un ou plusieurs marqueurs de position radiale (e.g. supplémentaires). Cela permet d’orienter la pièce élastique dans l’assemblage mécanique. Dans le cas où l’articulation présente un comportement élastique différencié selon la direction radiale, cela permet de positionner l’articulation selon le comportement voulu en fonction de la direction radiale.
En particulier, l’articulation peut comprendre une ou plusieurs encoches, par exemple une encoche à chaque extrémité de l’articulation, par exemple réalisée sur le corps élastique de chaque manchon formant ladite extrémité. De telles encoches sécurisent le positionnement radial de l’articulation par rapport à l’assemblage mécanique.
On propose également un procédé de fabrication d’une telle articulation élastique. Le procédé de fabrication comprend la fourniture du premier manchon, du deuxième manchon, et de la bague. Le procédé de fabrication comprend également la connexion longitudinale du premier manchon et du deuxième manchon par la bague, de telle sorte que la bague forme une butée radiale entre l’armature interne et l’armature externe du premier manchon, et entre l’armature interne et l’armature externe du deuxième manchon.
La connexion longitudinale du premier manchon et du deuxième manchon par la bague peut se faire par emmanchement en force du premier manchon et du deuxième manchon avec la bague, respectivement de part et d’autre de la bague. Par exemple, le procédé de fabrication peut comprendre l’emmanchement en force du premier manchon par-dessus la bague d’un côté, et l’emmanchement en force du deuxième manchon par-dessus la bague de l’autre côté. Le procédé de fabrication peut être suivi directement par un processus d’assemblage d’une première pièce mécanique et d’une deuxième pièce mécanique avec l’articulation élastique. Ce processus peut suivre le procédé de fabrication sans aucune étape modifiant structurellement l’articulation élastique entre les l’emmanchements en forces des manchons sur la bague, et notamment sans sertissage de l’articulation élastique.
Le procédé peut comprendre la fabrication préalable de chaque manchon, incluant les étapes consistant à : fournir les armatures internes et externes respectives, entourer l’armature interne par l’armature externe, puis mouler le corps élastique entre les deux armatures (possiblement en utilisant un ou plusieurs inserts amovibles et/ou un ou plusieurs inserts non amovibles). Le moulage peut comprendre une opération de vulcanisation, c’est-à-dire qu’un agent vulcanisant peut être incorporé à l’élastomère moulé afin de former le corps élastique.
Optionnellement, le moulage du corps élastique peut en outre comprendre une adhérisation des armatures interne et/ou externe. En d’autres termes, le moulage du corps élastique peut comprendre pour chaque manchon un pré-traitement de la surface externe de l’armature interne et/ou de la surface interne de l’armature externe, avant le moulage, le pré-traitement comprenant un encollage des armatures interne et/ou externe avec des colles spécifiques. L’adhérisation permet la création de liaisons entre les armatures et le corps élastique lors de la vulcanisation qui a lieu lors du moulage.
Des exemples de l’articulation élastique vont maintenant être donnés en référence aux figures 1 à 16.
La figure 1 montre une articulation élastique 100 qui comprend un premier manchon 102 et un deuxième manchon 104. Le premier manchon 102 comprend une armature externe 106 (adhérisée ou non), une armature interne 110 (adhérisée ou non, et non-visible ici mais illustrée sur la suivante) et un corps élastique 112 entre l’armature externe 106 et l’armature interne. De même, le deuxième manchon 104 comprend une armature externe 108 (adhérisée ou non), une armature interne 111 (adhérisée ou non), et un corps élastique 114 entre l’armature externe et l’armature interne 111. Les deux manchons sont identiques, et, pour chaque manchon, l’armature externe entoure l’armature interne autour d’un axe longitudinal 101 de l’articulation. Chaque armature interne comprend en outre un passage central longitudinal 103, par exemple de forme générale cylindrique, permettant l’insertion d’une première pièce mécanique complémentaire en forme de bras, afin de relier ladite pièce mécanique à l’articulation. Les armatures externes peuvent quant à elles être reliées à une deuxième pièce mécanique.
La surface intérieure de chaque armature externe peut comprendre un resserrement 118 formé entre un anneau 120 et un plateau 122. Le plateau 122 peut être formé, sur la surface intérieure, par une portion, selon l’axe longitudinal, à section circulaire de diamètre constant, et l’anneau 120, par une portion à section circulaire de diamètre constant plus courte. Le resserrement 118 peut, quant à lui, être formé sur la surface intérieure par section circulaire de diamètre se rétrécissant puis s’agrandissant en partant du plateau 120 et jusqu’à l’anneau 120. Les resserrements 118 de chaque armature externe permettent de régler les raideurs radiales et axiales de l’articulation, et notamment le rapport entre ces deux raideurs.
L’articulation 100 comprend un marqueur de position radiale 116 formé par une encoche sur chaque manchon, et qui sera décrit avec plus de détails dans les figures suivantes. Les armatures internes 110, 111 peuvent être en aluminium ou en acier. Les armatures externes 106, 108 peuvent être en acier ou en plastique.
Comme on le voit sur la , l’articulation élastique 100 est généralement symétrique par rapport à un plan transversal à l’axe longitudinal 101. Le premier manchon 102 et le deuxième manchon peuvent notamment être identiques et simplement agencés symétriquement l’un en regard de l’autre lors de l’assemblage. Dans la suite, des explications sont données sur le premier manchon 102, mais ces explications peuvent s’appliquer de manière identique au deuxième manchon 104.
La figure 2 montre le premier manchon 102 de l’articulation élastique 100 de la figure 1. L’armature externe 106, l’armature interne 110 et le corps élastique 112 forment entre eux un espace creux circonférentiel 105 apte à recevoir la bague pendant l’assemblage (par enfoncement de la bague, c’est-à-dire emmanchement en force du manchon 102 par-dessus la bague).
L’armature externe 106 présente une paroi extérieure parallèle à la paroi intérieure formant le plateau 122. A l’endroit de la connexion, l’armature externe présente une extrémité circulaire et l’armature interne présente une extrémité en forme générale de disque. Les extrémités de l’armature externe et de l’armature interne se situent dans un même plan transversal à l’axe longitudinal, de sorte que celles-ci viennent reposer sur les extrémités des armatures du deuxième manchon lorsque l’articulation est assemblée.
L’armature externe 106 du premier manchon 102 comprend une encoche 128. L’armature externe du deuxième manchon comprend une encoche identique (voir ). Les encoches servent de repère lors de l’assemblage de l’articulation.
La figure 3 montre le premier manchon 102 après emmanchement en force par-dessus une bague 140. L’armature externe 106 du premier manchon 102 est emmanchée en force par-dessus la bague 140, d’un côté de celle-ci. De même, l’armature externe 108 du deuxième manchon 104 peut être emmanchée en force par-dessus la bague 140, de l’autre côté de celle-ci (voir ). La bague 140 peut ainsi connecter longitudinalement le premier manchon 102 et le deuxième manchon 104.
La bague s’insère dans l’espacement circonférentiel formé entre l’armature externe 106, l’armature interne 110 et le corps élastique 112. La bague est donc située entre l’armature interne et l’armature externe après assemblage de l’articulation. La bague 140 forme ainsi une butée radiale entre l’armature interne 110 et l’armature externe 106 du premier manchon 102, en particulier une butée radiale pour les armatures internes 110, 111.
La bague 140 comprend un revêtement intérieur élastique 142. Le revêtement intérieur élastique 142 peut être en matériau caoutchouc. Le revêtement intérieur élastique 142 améliore le contrôle de l’amortissement puisqu’il permet la modulation de l’amortissement lors de la butée. Le revêtement intérieur élastique peut être surmoulé sur la bague, par exemple par un procédé d’adhérisation. Le caoutchouc peut être pré-compressé. Ceci permet d’éviter la traction due à la dilation du caoutchouc en refroidissant. L’effort d’emmanchement peut être supérieur à la résilience du caoutchouc. Le serrage pour emmancher chaque manchon sur la bague peut être suffisamment fort.
La bague 140 comprend également une paroi extérieure en matériau sensiblement rigide 143 (tout en permettant l’emmanchement en force). La paroi extérieure 143 peut être en matériau plastique ou métallique.
Sur la , on voit le marqueur de position radiale 116 présenté en référence à la figure 1 et permettant d’orienter la bague 140 par rapport au deuxième manchon lors de l’emmanchement en force. Cela permet un contrôle précis de l’orientation de l’articulation élastique lors de son assemblage avec des pièces mécaniques.
Le marqueur de position radiale 116 est dans cet exemple formé par une encoche 130 sur l’armature externe 106 et une protrusion extérieure radiale 132 de la bague 140. La protrusion extérieure radiale 132 de la bague 140 s’engageant dans l’encoche 130 de l’armature externe 106 pendant l’emmanchement en force (et de même dans l’encoche de l’armature externe 108 du deuxième manchon 104). Cela sécurise le positionnement radial de la bague par rapport aux manchons. La bague et/ou les manchons peuvent alternativement comprendre tout autre marqueur de position radiale, par exemple un trait longitudinal dessiné à l’encre.
La figure 4 montre une vue isolée de l’armature externe 106 du premier manchon. On voit sur la figure que la surface intérieure de l’armature externe 106 comprend une forme spécifique comprenant le resserrement 118 formé entre l’anneau 120 et le plateau 122. Le resserrement 118 sur la surface intérieure permet de régler le rapport des raideurs radiales axiales. Dans cet exemple, l’armature externe 106 présente une surface extérieure 123 également de forme spécifique et parallèle à sa surface intérieure au niveau du plateau 122, mais également au niveau de l’anneau 120 et du resserrement 118. Dans d’autres exemples, l’armature externe 106 peut présenter une surface extérieure droite et une surface intérieure de forme spécifique. Dans d’autres exemples encore, inversement, l’armature externe 106 peut présenter une surface extérieure de forme spécifique et une surface intérieure droite. De manière générale, toute forme d’armature externe 106 peut être utilisée. L’armature externe 106 peut présenter une forme adaptée permettant de régler le rapport des raideurs axiales et radiales, c’est-à-dire pour obtenir un rapport des raideurs axiales et radiales voulu dans l’articulation.
La figure 5 montre une vue d’une demi-coupe longitudinale de l’articulation élastique 100. Les armature internes 110, 111 comprennent une surface intérieure généralement cylindrique formant le passage central 103.
La bague 140 forme une butée radiale entre l’armature interne 110 et l’armature externe 106 du premier manchon 102, et entre l’armature interne 111 et l’armature externe 108 du deuxième manchon 104. En particulier, les extrémités 127 des armatures internes 110, 111 butent radialement contre le revêtement intérieur élastique 142 lorsque les armatures externes 106, 108 se déplacent par rapport aux armatures internes 110, 111 à causes des vibrations. Les extrémités 127 peuvent être revêtues d’une couche de corps élastique 112, 114, au moins partiellement sur leur circonférence, de sorte que la butée contre la bague 140 peut se faire à travers le corps élastique 112, 114.
La butée radiale contre la bague 140 permet de moduler l’amortissement opéré par l’articulation élastique 100. En particulier, le revêtement intérieur élastique 142 peut présenter des caractéristiques différentes de celles du corps élastique 112, 114. Pour cela, le revêtement intérieur élastique 142 peut par exemple être en un matériau différent, présenter une géométrie particulière, et/ou présenter une élasticité différente. La bague 140 améliore donc le contrôle de l’amortissement de l’articulation élastique en introduisant une variable supplémentaire d’ajustement de l’amortissement.
La figure 6 montre le premier manchon 102 après emmanchement en force par-dessus la bague 140 selon la demi-coupe de la figure 5.
Le corps élastique 112 du premier manchon 102 comprend une première cavité 150 circonférentielle et s’étendant longitudinalement à partir de l’extrémité du premier manchon opposée à l’interface avec le deuxième manchon. La première cavité 150 permet de moduler localement l’amortissement réalisé par le corps élastique 112.
Le corps élastique 112 du premier manchon 102 comprend également un biseau à partir de l’autre extrémité du premier manchon, c’est-à-dire l’extrémité formant l’interface avec le deuxième manchon, le biseau s’étendant longitudinalement vers la périphérie du manchon, et formant une deuxième cavité 152 circonférentielle en regard (radialement) de la bague 140. La deuxième cavité 152 permet de moduler localement l’amortissement réalisé par le corps élastique 112. En outre, la deuxième cavité 152 forme un espace permettant d’accueillir la bague 140 et son revêtement 142.
Comme on le voit sur la figure, la deuxième cavité 152 peut être dimensionnée de manière à laisser un espacement entre le revêtement intérieur élastique 142 et l’armature interne 110 lorsque l’armature externe 106 est emmanchée dans la bague 140. Cet espacement peut être dimensionné pour coopérer avec le revêtement 142 et le corps élastique 112, 114, de sorte à obtenir différents comportements en termes d’amortissement.
Par ailleurs, l’espacement fait qu'il n'y a de contact/frottement dans aucune direction autour de l'origine, c’est-à-dire autour de la position prise par l’articulation au repos, lorsqu’aucune force extérieure ne s’applique sur les armatures. Ceci participe également à l’amélioration du contrôle de l’amortissement.
Comme on le voit également sur la figure, le revêtement intérieur élastique 142 peut présenter une section radiale de forme variable. En particulier, le revêtement intérieur élastique 142 peut présenter une épaisseur variable (dans la direction radiale). Le revêtement intérieur élastique 142 de l’exemple présente notamment une épaisseur qui s’accroît continûment au moins depuis une première section radiale 161 (plus fine) et au moins vers une deuxième section radiale 167 (plus épaisse). Cette variation d’épaisseur permet un contrôle de l’amortissement variable en fonction de la position radiale. L’articulation élastique permet donc un contrôle du déplacement et de sa progressivité, dans chaque direction indépendamment.
Dans ce cas, le marqueur visuel permet de positionner radialement l’articulation 100 entre les deux pièces mécaniques à relier, de manière à tenir compte de cette différenciation de l’amortissement en fonction de la position radiale.
La figure 7 montre une vue dans un plan longitudinal de l’articulation élastique 100 selon la demi-coupe de la figure 5. Le corps élastique 112 du premier manchon 102 recouvre une surface d’extrémité 133 de l’armature externe 106. Le corps élastique 112 recouvre la surface d’extrémité 133 de sorte à créer un espacement, dans l’axe longitudinal, entre une surface externe 154 du corps élastique et une surface d’extrémité 156 de l’armature interne 110. De manière symétrique pour le deuxième manchon 104, le corps élastique 114 recouvre une surface d’extrémité 136 de l’armature externe 108 de sorte à créer un espacement, dans l‘axe longitudinal, entre une surface externe 155 du corps élastique et une surface d’extrémité 157 de l’armature interne 111. Ces espacements permettent un ajustement de l’amortissement dans l’axe longitudinal de l’articulation élastique.
Chaque corps élastique comprend une encoche respective 134, 135 sur son extrémité respective 133, 134 opposée à l’interface de connexion entre les deux manchons. Les encoches 134, 135 sont alignées avec la protrusion extérieure radiale de la bague. Les encoches 134, 135 permettent l’insertion d’une protrusion d’une pièce mécanique, ce qui facilite l’assemblage de l’articulation avec cette pièce mécanique. En particulier, les encoches 134, 135 assurent ainsi que l’articulation est orientée dans le bon sens lors de son assemblage dans un véhicule, de sorte que le contrôle de l’amortissement dans les différentes directions radiales soit celui souhaité entre les deux pièces mécaniques que l’articulation assemble. Les encoches 134, 135 permettent d’avoir une orientation matérialisée de façon à orienter les caractéristiques de l’articulation dans les directions voulues. Ceci permet de prendre en compte le caractère indépendant de chaque direction radiale par rapport à la progressivité. Dans cet exemple, les encoches sont alignées avec la protrusion extérieure radiale de la bague. Dans d’autres exemples, les encoches et/ou la protrusion extérieure radiale peuvent être orientées différemment. Les manchons peuvent comprendre tout autre marqueur de position radiale, additionnellement ou alternativement aux encoches 134, 135.
De manière symétrique à ce qui a été discuté pour le corps élastique 112 en référence à la , le corps élastique 114 comprend une première cavité 151 au niveau d’une première extrémité de l’articulation et une deuxième cavité 153 au niveau de la connexion avec le premier manchon 102. Lorsque les armatures externes 106, 108 des premier et deuxième manchons 102, 104 sont emmanchées par-dessus la bague 140, les deuxièmes cavités 152, 153 induisent un espacement entre le revêtement intérieur élastique 142 de la bague 140 et les armatures internes 110, 111.
La figure 8 montre une vue dans un plan transversal de la bague emmanchée en force sur le premier manchon selon la demi-coupe de la figure 5. Le revêtement intérieur élastique 142 de la bague 140 présente une section radiale de forme variable. La figure illustre bien que le revêtement intérieur élastique peut présenter une épaisseur variable. Le revêtement intérieur élastique 142 présente une première épaisseur radiale 146 selon le premier plan P1 de la demi-découpe et une deuxième épaisseur radiale 147, supérieure à la première, selon le deuxième plan P2 de la demi-découpe. Cette différence d’épaisseur radiale induit pour la bague 140 un espacement dans la direction radiale du premier plan P1 plus grand que celui dans la direction radiale du deuxième plan P2. Les deux sections différentes du revêtement intérieur permettent donc un ajustement de l’amortissement selon ces deux directions radiales. Dans d’autres exemples, la section variable du revêtement intérieur élastique 142 peut être différente et permettre d’autres courbes d’amortissement selon la direction radiale.
Des exemples de dimensions des pièces vont maintenant être discutés en référence aux figures 9 à 11, à titre d’exemple et de manière non exhaustive.
La figure 9 montre une vue schématique dans un plan transversal de l’articulation élastique 100 de la figure 1. La figure 10 montre une vue en coupe axiale de l’articulation élastique 100 de la figure 1 selon la section A-A indiquée sur la figure 9. La figure 11 montre une vue en coupe axiale de l’articulation élastique 100 de la figure 1 selon la section B-B indiquée sur la figure 9.
Le diamètre 160 de la surface intérieure 124 de section transversale intérieure circulaire de l’armature interne 110 est de 16,5 mm avec une tolérance de 0,5 mm. Le diamètre 162 à l’extrémité de la surface extérieure de l’armature externe 106 est de 70,1 mm avec une tolérance de 0,3 mm.
La longueur totale 162, selon l’axe longitudinal, des armatures internes mises bout-à-bout, est de 66 mm avec une tolérance de 0,25 mm. Pour chaque manchon, le corps élastique recouvre la surface d’extrémité 133 de sorte à créer, dans l’axe longitudinal, et entre la surface supérieure 154 du corps élastique et la surface d’extrémité 156 de l’armature interne, un espacement 163 de 2 mm avec une tolérance de 0,5 mm. La surface intérieure 124 de section transversale intérieure circulaire est évasée au niveau de chaque extrémité de l’articulation, et son diamètre 164 au niveau de chaque extrémité est de 20 mm maximum. Le diamètre 165 de l’extrémité évasée de l’armature interne de chaque manchon est de 37 mm avec une tolérance de 2 mm. La longueur totale 166, selon la direction axile des plateaux des surfaces extérieures des armatures externes est de 18,71 mm. La butée radiale permet un contrôle de l’amortissement en butée selon une première direction radiale 169. La butée radiale permet un contrôle du déplacement et de la progressivité dans cette première direction radiale 169. L’espacement 163 permet un contrôle de l’amortissement selon l’axe longitudinal 168. L’espacement 163 permet un contrôle du déplacement et de la progressivité dans l’axe longitudinal 168.
Le diamètre 170 de l’anneau 120 de la surface extérieure de l’armature externe 106 est de 65,1 mm avec une tolérance de 0,25 mm. La butée radiale permet un contrôle de l’amortissement en butée selon une deuxième direction radiale 172. La butée radiale permet un contrôle du déplacement et de la progressivité dans cette deuxième direction radiale 172. L’articulation élastique permet donc un contrôle de l’amortissement dans deux directions radiales et dans l’axe longitudinal. Autour de l’origine, il n’y a pas de contact ni de friction, et seul le corps élastique travail.
Les figures 12 -15 représentent une articulation élastique 200 selon un autre mode de réalisation. Cette articulation élastique 200 diffère de l’articulation 100 des figures 1 à 11, notamment en ce que la bague 240 comprend des alvéoles 280, 281 et 282.
Comme on le voit sur la , l’articulation élastique 200 comprend un premier manchon 202 et un deuxième manchon 204. Le premier manchon 202 et le deuxième manchon 204 comprennent chacun une armature externe respective 206, 208, une armature interne respective 210, 211 et un corps élastique respectif 212, 214 entre leurs armature externe et armature interne respectives. L’articulation élastique 200 comprend deux marqueurs de position radiale 232 et 233. Les armatures internes 210, 211 peuvent être en aluminium ou en acier. Les armatures externes 206, 208 peuvent être en acier. L’articulation élastique 200 comprend également une bague 240 connectant longitudinalement le premier manchon 206 et le deuxième manchon 208. La bague 240 entre l’armature interne 210 et l’armature externe 206 du premier manchon 202, et entre l’armature interne 211 et l’armature externe 208 du deuxième manchon 204. La bague 240 est donc intégrée à l’intérieur de l’articulation, ce qui améliore le contrôle de l’amortissement.
La figure 13 montre le premier manchon 202 de l’articulation élastique 200 de la figure 12. La surface extérieure de l’armature externe 206 comprend un plateau 218 et une portion conique 220. L’armature externe 206 comprend une première encoche 228 et une deuxième encoche 229. Le corps élastique 212 comprend une première cavité 251 au niveau d’une première extrémité de l’articulation et une deuxième cavité 253 au niveau de la connexion avec le deuxième manchon 204. Une extrémité 226 de l’armature interne 210 au niveau de la connexion avec le deuxième manchon 204 est évasée.
La figure 14 montre la bague 240 de l’articulation élastique 200 de la figure 12 et met en évidence les alvéoles 280, 281 et 282. La bague 240 comprend un revêtement intérieur élastique 242. Le revêtement intérieur élastique 242 peut être en matériau caoutchouc. La bague 240 comprend une paroi extérieure 243 en matériau rigide. La paroi extérieure 243 peut être en matériau plastique ou métallique. La bague 240 comprend une première protrusion extérieure radiale 232 s’engageant dans la première encoche 228 de l’armature externe 206 du premier manchon 202 et dans une première encoche de l’armature externe 208 du deuxième manchon 204. La bague 240 comprend une deuxième protrusion extérieure radiale 233 s’engageant dans la deuxième encoche 229 de l’armature externe 206 du premier manchon 202 et dans une deuxième encoche de l’armature externe 208 du deuxième manchon 204. Le revêtement intérieur élastique 242 présente une section radiale de forme variable.
Le revêtement intérieur élastique 242 comprend plusieurs alvéoles : une alvéole 281 isolée et des alvéoles 280, 282 groupées. Les alvéoles 280, 282 sont réparties sur deux rangées alignées selon la direction radiale. Les alvéoles 280, 281 et 282 permettent d’ajuster l’élasticité du revêtement 242, de sorte à modifier localement (i.e., là où les alvéoles sont formées) le comportement de la bague 240 en termes d’amortissement des vibrations radiales. Les alvéoles constituent donc une variable supplémentaire pour contrôler la courbe d’amortissement. Cela permet un amortissement fin, et ce même si le revêtement 242 est réalisé simplement en un matériau homogène (donc à élasticité locale constante).
La figure 15 montre le deuxième manchon 204 de l’articulation élastique 200 de la figure 12. Le deuxième manchon 204 comprend l’armature externe 208, l’armature interne 211 et le corps élastique 214. L’armature externe 208, l’armature interne 211 et le corps élastique 214 du deuxième manchon sont identiques à l’armature externe, l’armature interne et le corps élastique du premier manchon. La surface extérieure de l’armature externe 208 comprend un plateau 219 et une portion conique 221. L’armature externe 206 du premier manchon 102 comprend également une première encoche 230 et une deuxième encoche 231. Le corps élastique 214 comprend une première cavité 255 au niveau d’une première extrémité de l’articulation et une deuxième cavité 257 au niveau de la connexion avec le premier manchon 202.
La figure 16 montre une bague 340 comprenant des alvéoles qui diffèrent de celles de la bague 240 de la figure 14 en ce que la bague 340 ne comprend pas d’alvéole isolée, en particulier l’alvéole isolée 281. Le revêtement intérieur élastique 342 comprend des alvéoles 290, 291, 292, 293. Le revêtement intérieur élastique 242 comprend le premier groupe d’alvéoles 290, 291 et le deuxième groupe d’alvéoles 292, 293. Chaque groupe d’alvéoles est réparti sur deux rangées alignées selon la direction radiale. Les alvéoles induisent des différences de rigidité de l’amortissement dans des directions radiales différentes. Notamment dans cet exemple, la rigidité de l’amortissement, dans une première direction radiale dans laquelle les alvéoles se situent, est plus faible que dans les autres directions radiales, cette baisse rigidité étant induite par les groupes d’alvéoles. Les alvéoles permettent donc un contrôle de la progressivité des déplacements de vibration sur une certaine plage, par exemple une plage de 10 mm.
Comparativement à la bague 240 de la figure 14, la bague 340 ne comprend pas l’alvéole isolée 281, ce qui induit une rigidité supérieure dans une deuxième direction radiale perpendiculaire à la première pour la bague 340 par rapport à la bague 240. Les alvéoles permettent donc un contrôle fin et précis de l’amortissement dans différentes directions radiales, et améliorent donc le contrôle de l’amortissement des déplacements de vibration de l’articulation élastique.

Claims (11)

  1. Articulation élastique (100, 200) comprenant :
    • un premier manchon (102, 202) et un deuxième manchon (104, 204), le premier manchon (102, 202) et le deuxième manchon (104, 204) comprenant chacun une armature externe (106, 108, 206, 208), une armature interne (110, 111, 210, 211) et un corps élastique (112, 114, 212, 214) entre l’armature externe (106, 108, 206, 208) et l’armature interne (110, 111, 210, 211) ; et
    • une bague (140, 240, 340) connectant longitudinalement le premier manchon (102, 202) et le deuxième manchon (104, 204), la bague (140, 240, 340) formant une butée radiale entre l’armature interne (110, 210) et l’armature externe (106, 206) du premier manchon (102, 202), et entre l’armature interne (111, 211) et l’armature externe (108, 208) du deuxième manchon (104, 204).
  2. Articulation élastique (100, 200) selon la revendication 1, dans laquelle l’armature externe (106, 206) du premier manchon (102, 202) et l’armature externe (108, 208) du deuxième manchon (104, 204) sont emmanchées en force par-dessus la bague (140, 240, 340) et de chaque côté de la bague.
  3. Articulation élastique (100, 200) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la bague (140, 240, 340) comprend un revêtement intérieur élastique (142, 242, 342), par exemple en matériau caoutchouc.
  4. Articulation élastique (100, 200) selon la revendication 3, dans laquelle le revêtement intérieur élastique (142, 242, 342) présente une section radiale (161, 167) de forme variable.
  5. Articulation élastique (100, 200) selon la revendication 4, dans laquelle le revêtement intérieur élastique (142, 242, 342) présente une épaisseur (146, 147) variable.
  6. Articulation élastique (100, 200) selon la revendication 4 ou 5, dans laquelle le revêtement intérieur élastique (142, 242, 342) comprend une ou plusieurs alvéoles (280, 281, 282, 290, 291, 292, 293).
  7. Articulation élastique (100, 200) selon la revendication 4, 5 ou 6, comprenant en outre un marqueur de position radiale (116, 216, 217).
  8. Articulation élastique selon l’une quelconque des revendications 2 à 7, dans laquelle le corps élastique (112, 212) du premier manchon (102, 202) et le corps élastique (114, 214) du deuxième manchon (104, 204) d’une part, et le revêtement intérieur élastique (142, 242, 342) d’autre part, présentent des rigidités différentes.
  9. Articulation élastique (100, 200) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle l’armature externe (106, 206) du premier manchon (102, 202) comprend une encoche (128, 228, 229) et/ou l’armature externe (108, 208) du deuxième manchon (104, 204) comprend une encoche (130, 230, 231).
  10. Articulation élastique (100, 200) selon la revendication 9, dans laquelle la bague (140, 240, 340) comprend une protrusion extérieure radiale (132, 232, 233) s’engageant dans l’encoche (128, 228, 229) de l’armature externe (106, 206) du premier manchon (102, 202) et/ou dans l’encoche (130, 230, 231) de l’armature externe (108, 208) du deuxième manchon (104, 204).
  11. Articulation élastique (100, 200) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans laquelle la bague (140, 240, 340) comprend une paroi extérieure (143, 243) en matériau rigide, par exemple en matériau plastique ou métallique.
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