Brevet FR2465642A1 — publié le 19810327

L'invention concerne un dispositif enrouleur de foc comportant des joints rotatifs peu volumineux et légers, utilisant un système d'appui à billes superposées. L'enrouleur de foc est un mécanisme bien connu équipant les voiliers et destiné à enrouler un foc sur son étai alors que ce foc est hissé. Chaque extrémité de l'étai de foc, qui s'étend entre le mât et l'avant, comporte un joint articulé ou émerillon lui permettant de tourner autour de son axe pour enrouler le foc. Un tambour d'enroulement est fixé au joint articulé inférieur, à proximité de l'amure de la voile, et un câble est enroulé sur le tambour lorsque la voile est déroulée. Pour enrouler la voile, on fait tourner le tambour en tirant sur le câble pour le dérouler, ce qui entraîne une rotation de l'étai. Pour dérouler la voile, l'écoute du foc reliée à la pointe d'écoute de la voile est détachée alors que le câble du tambour est détendu ou relâché. Un enrouleur de foc classique, bien qu'extrêmement commode et utile, utilise des joints articulés lourds et encombrants qui, en raison de leur position, offrent une prise au vent indésirable et pèsent de manière également indé- sirable sur le mât et sur l'avant, ce qui réduit les performances à la voile du bateau. De plus, étant donné que l'étai de foc supporte des charges très importantes sous les conditions de navigation à la voile, des joints articulés classiques ne permettent pas des manoeuvres suffisamment faciles sous une forte tension. Il est donc souhaitable, d'après les considéra- tions précédentes, de disposer de joints articulés pour enrouleur de foc, extrêmement légers et peu volumineux, tout en pouvant tourner librement sous une forte tension. Divers accessoires de voilier utilisent des paliers à billes facilitant le fonctionnement, comme décrit dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique NI 3 528 645, NI 4 074 892 et NO 4 160 541, et d'autres types de systèmes à paliers à billes sont décrits dans les références citées dans le présent mémoire. L'invention concerne un joint articulé et un ensemble à joint articulé et bobine destiné à un mécanisme enrouleur. Chaque joint articulé comprend un assemblage constitué de deux pièces télescopiques allongées comportant des organes de fixation à leurs extrémités opposées. Les pièces télescopiques intérieure et extérieure sont espacées l'une de l'autre et présentent des paires de gorges opposées, de forme particulière, délimitant plusieurs espaces annulaires adjacents le long et autour de l'axe longitudinal de l'assemblage. Plusieurs billes d'appui, constituées d'un polymère léger, sont disposées dans les espaces annulaires, les pièces intérieure et extérieure servant, respectivement, de bagues intérieure et extérieure pour les billes d'appui. Ces billes d'appui ou de portée maintiennent les pièces intérieure et extérieure à une certaine distance l'une de l'autre afin que la totalité des poussées ou charges axiales s'exerçant entre les pièces soit portée par les billes. Etant donné que les bagues du palier font partie intégrante de l'assemblage, il est possible d'utiliser un grand nombre de bagues d'appui et de jeux de billes rapprochés les uns des autres le long de l'axe du joint pour assurer un support maximal. La conception du joint selon l'invention permet également de maintenir le diamètre des bagues à une valeur minimale par rapport à l'axe, ce qui permet un encombrement minimal sans nuire aux caractéris- tiques de résistance à la poussée de l'assemblage, en particulier en ce qui concerne la traction se produisant entre les pièces télescopiques. Les pièces formant les bagues de l'assemblage peuvent être réalisées en métaux à faible densité, et des billes peuvent être constituées d'une matière plastique légère et durable afin de réduire le poids sans nuire inconsidérément à la résistance. Des ouvertures peuvent être ménagées dans la pièce extérieure, en communication avec les bagues, afin de permettre la mise en place et le retrait des billes, et un manchon est placé autour de l'assemblage afin d'en accroître l'intégrité. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'un ensemble à bobine et joint articulé selon l'invention; la figure 2 est une vue en perspective du joint articulé selon l'invention; la figure 3 est une coupe axiale de l'ensemble montré sur la figure 1; la figure 4 est une vue schématique montrant l'avant d'un voilier équipé du mécanisme enrouleur selon l'invention; et la figure 5 est une élévation schématique d'un voilier, montrant l'enroulement partiel du foc. Les figures 1 et 2 représentent, respectivement, les parties extrêmes inférieure et supérieure du mécanisme enrouleur de foc selon l'invention. Etant donné que les dispositifs à paliers des deux parties sont identiques, seul le dispositif montré sur la figure 1 sera décrit en détail. Comme représenté sur les figures 1 et 3, le dispositif fondamental à palier comprend un axe cylindrique allongé 10 dont une première extrémité est logée dans une extrémité ouverte d'un tube cylindrique 12, à une certaine distance de la paroi de ce tube. L'autre extrémité du tube 12 est fermée et se termine par un organe convenable de fixation, par exemple une chape 14, présentant deux trous alignés 16 destinés à recevoir une broche amovible 18 pour la réalisation d'une liaison avec un support ou avec une partie appropriée de l'ensemble. L'extrémité extérieure de l'axe 10 se termine par une chape analogue 20 présentant le même type de trous 22 et de broche amovible 23. Comme représenté sur la figure 3, le tronçon de l'axe 10 entouré par le tube 12 présente plusieurs gorges annulaires 24, rapprochées les unes des autres, tournées vers l'extérieur et ayant de préférence les mêmes dimensions et orientées perpendiculairement à l'axe. Chaque gorge 24 comprend des parois latérales telles que celles indiquées en 26, divergeant l'une de l'autre du fond de la gorge vers l'extérieur. La paroi intérieure du tube 12 entourant l'axe 10 présente plusieurs gorges annulaires 28 tournées vers l'intérieur et dont les dimensions, le profil et le nombre correspondent à ceux des gorges 24 de l'axe. Les gorges 28 comportent également des parois latérales divergentes 30. Les groupes de gorges 24 et 28 délimitent plusieurs espaces annulaires et constituent les bagues fendues intérieure et extérieure, respectivement, de l'ensemble à palier. Plusieurs billes 31 d'appui sont disposées en cercle dans chacun des espaces annulaires afin de remplir sensiblement ces espaces et d'établir un support entre l'axe et le tube. Il convient de noter que les billes séparent l'axe 10 et le tube 12 et les supportent afin qu'ils soient totalement séparés l'un de l'autre, et que la profondeur des gorges est inférieure à la moitié du diamètre des billes. Les parois latérales divergentes 26 et 30 des gorges respectives 24 et 28 améliorent sensiblement la résistance aux charges de poussée de l'assemblage. On peut voir que dans le cas o l'axe 10 et le tube sont placés sous une certaine traction axiale, dans des sens opposés, les gorges de l'axe tendent à pousser les billes vers l'extérieur alors que les gorges du tube tendent à pousser les billes vers l'intérieur, de sorte que les billes sont comprimées entre les deux pièces plutôt que soumises-à un effort de cisaillement s'exerçant suivant la ligne de séparation entre l'axe et le tube. Quelle que soit la poussée ou la traction exercée entre l'axe 10 et le tube-12, ces pièces peuvent tourner librement autour de leur axe commun, l'une par rapport à l'autre, en raison du caractère universel des billes d'appui. On peut voir que le dispositif à palier tel que représenté présente de nombreux avantages distincts. Tout d'abord, les bagues sont formées à l'intérieur et font partie intégrante des deux pièces de liaison devant tourner sous un effort de traction, ce qui évite l'utilisation des pièces supplémentaires communes telles que les cages de paliers, les organes de retenue, les entretoises, les éléments emmanchés à la presse, etc. Ensuite, il est possible d'utiliser n'importe quel nombre de groupes de billes d'appui, simplement par l'emploi d'un axe et d'un tube plus longs et par la réalisation de gorges supplémentaires dans cet axe et dans ce tube, ce qui permet d'augmenter ou de diminuer autant que nécessaire la capacité de poussée, suivant les nécessités particulières. Enfin, l'assemblage est optimisé pour ménager une surface d'appui maximale dans un montage très peu volumineux, autour d'un axe, ce qui réduit l'encombrement et la prise au vent indésirables sur un voilier. De plus, le dispositif à palier peut être très léger tout en pouvant supporter des charges extrêmement lourdes en raison des groupes multiples d'organes d'appui qui coopèrent les uns avec les autres. L'axe 10 et le tube 12 peuvent être réalisés en métal ou en alliage léger, par exemple en magnésium, en aluminium ou autre. Les billes 31 peuvent être réalisées en polymère léger ou en matière plastique légère. Des polymères convenables comprennent, par exemple, des homopolymères ou des copolymères d'acétal présentant de bonnes caractéristiques de charge et des surfaces à faible frottement. Un autre avantage est que le dispositif à palier est autolubrifiant et n'exige aucun lubrifiant extérieur. Il est insensible à la corrosion et à d'autres éléments étrangers tels que la poussière, le sable, le sel et autres, et il peut être nettoyé par lavage à l'eau claire. Attendu que le tube est de préférence continu, des moyens sont prévus pour repousser les billes 31 dans les bagues annulaires de l'assemblage. A cet effet, plusieurs ouvertures rondes 32 peuvent être réalisées suivant une ligne, à travers la paroi du tube 12, afin de communiquer avec les gorges 28 de ce dernier, ces ouvertures étant suffisamment grandes pour permettre l'introduction ou l'enlèvement des billes. Les ouvertures 32 peuvent être réalisées dans une rainure 34 ménagée dans la paroi extérieure du tube 12, et une clavette convenable 56 ou tout autre élément analogue à une bande peut être disposé dans la rainure afin d'empêcher les billes d'en tomber. Il convient de noter qu'en raison de la configuration utilisée pour le palier, les billes ne portent normalement pas contre la clavette 36 qui sert principalement d'organe de retenue. Un manchon ou un fourreau 38 (figure 2) est de préférence emmanché étroitement de manière à pouvoir coulisser sur le tube 12 sur lequel il est retenu de manière convenable, par exemple par une extrémité resserrée maintenue au moyen d'un anneau élastique 40. Le dispositif montré sur la figure 3 comporte des pièces s'ajoutant au fourreau 38 et décrites en détail ci-dessous. Comme montré sur les figures 1 et 3, le dispositif à palier peut être réalisé par l'addition des éléments d'une bobine utilisés comme l'élément inférieur d'un enrouleur de foc. Comme représenté, un organe 50 en forme de coupelle présente une ouverture 52 ménagée dans le fond 53 de la coupelle et il est fixé autour de l'axe 10, à l'extérieur du dispositif à palier. La partie supérieure de la coupelle recouvre le manchon extérieur 38 duquel elle est espacée, et elle est divisée de manière à comporter plusieurs doigts espacés 54, comme représenté. Un premier disque 56 est fixé au tube 12, à proximité de l'extrémité ouverte de ce dernier duquel il fait saillie radialement vers l'extérieur pour aboutir à peu de distance de la paroi cylindrique intérieure de la coupelle , ce disque étant disposé à peu près parallèlement au fond 53. Un second organe 58 en forme de disque est fixé au tube 12, à proximité de son extrémité opposée, ce second disque comportant un rebord recourbé 60 qui recouvre les extrémités des doigts 54 de la coupelle 50. Il ressort de ce qui précède que les disques 56 et 58 tournent avec le tube 12 et le manchon 38 du palier, et que la coupelle 50 tourne avec l'axe 10. Les pièces forment ensemble une bobine à demi fermée, permettant de fixer une extrémité d'un câble au manchon 38 ou dans une ouverture (non représentée) de l'un des disques. Lors d'une rotation de la chape 14 reliée au tube 12, le câble s'enroule sur la surface extérieure du manchon 38, dans les limites constituées par les disques 56 et 58 et la coupelle segmentée 50. La coupelle et l'axe associé 10 sont normalement reliés à une pièce du pont d'un voilier et ils restent en position fixe, alors que le tube tourne pendant l'enroulement. Les segments de la coupelle 50 permettent à un câble d'être dévidé et éloigné du dispositif vers une position appropriée. Les figures 4 et 5 montrent l'utilisation du dispositif selon l'invention pour l'enroulement d'un foc 70 de voilier 72. Comme représenté, l'élément supérieur 74 correspond à celui montré sur la figure 2 et il est monté entre une partie supérieure du mât 76 et la tête 77 de la voile 70. L'élément inférieur 78 est monté de manière correspondante entre l'amure 80 de la voile et le pont du bateau 72. L'étai 82 est monté rigidement entre les deux joints articulés 74 et 78 et il maintient le mât et le lof de la voile. Un câble 84 est enroulé sur la bobine du dispositif inférieur 78 lorsque la voile est déroulée en cours de navigation. Comme montré sur la figure 5, pour enrouler la voile 70, on fait tourner la bobine du joint 78 en tirant sur le câble 84, de manière à faire tourner l'étai 82 entre les joints articulés pour que la voile s'enroule sur l'étai. Pour dérouler la voile, l'écoute du foc (non représentée), qui est reliée au point d'écoute 86 de la voile, est relâchée, afin que la voile se déroule alors que le câble 84 s'enroule de nouveau sur la bobine du joint 78. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au joint articulé décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Joint articulé pour mécanisme enrouleur de voile, caractérisé en ce qu'il.comporte un axe allongé (10), plusieurs gorges annulaires (24) ménagées circonférentielle- ment dans la surface extérieure de cet axe, un élément tubulaire (12) qui présente une paroi intérieure et dans lequel l'axe se loge concentriquement, plusieurs gorges annulaires (28) ménagées dans la paroi intérieure de l'élément tubulaire, les gorges de l'axe étant opposées aux gorges correspondantes de l'élément tubulaire avec lesquelles elles forment plusieurs espaces annulaires, un élément de liaison, situé à une extrémité du joint, étant fixé à l'axe et un élément de liaison, situé à l'autre extrémité du joint, étant fixé à l'élément tubulaire, et plusieurs billes d'appui (31), disposées dans les espaces annulaires, maintenant l'axe et l'élément tubulaire espacés l'un de l'autre afin qu'ils puissent tourner l'un par rapport à l'autre. 2. Joint articulé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les billes d'appui peuvent être chargées dans les espaces annulaires en passant dans une ouverture (32) ménagée dans l'élément tubulaire et débouchant dans les espaces annulaires, cette ouverture étant suffisam- ment grande pour permettre le passage de chaque bille d'appui. 3. Joint articulé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un organe (36) est destiné à recouvrir ladite ouverture (32). 4. Joint articulé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un manchon (38) entoure l'élément tubulaire. 5. Joint articulé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de liaison situés aux extrémités du joint comprennent des chapes (14, 20). 6. Joint articulé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les gorges annulaires de l'axe et de l'élément tubulaire ont une base et des parois latérales (26, ) qui partent de la base et qui divergent vers l'extérieur de cette base. 2465642. 7. Joint articulé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble à bobine avec lequel il est associé, cet ensemble comprenant deux disques (56, 58) qui partent vers l'extérieur de l'élément tubulaire et qui tournent avec lui. 8. Joint articulé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un élément (50) en forme de coupelle, comprenant un fond (53), est disposé autour des deux disques, cet élément en forme de coupelle pouvant tourner avec l'axe. 9. Joint articulé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'élément en forme de coupelle comporte plusieurs segments espacés (54). 10. Joint articulé pour mécanisme enrouleur de voile, caractérisé en ce qu'il comporte un axe cylindrique (10) comportant une chape (20) à une extrémité et entouré, à son autre extrémité, de premières plusieurs gorges annulaires espacées (24), un élément cylindrique (12) comportant une chape (24) à une extrémité et un tronçon cylindrique creux à son autre extrémité, plusieurs secondes gorges annulaires (28) étant ménagées dans le tronçon creux, l'extrémité de l'axe, qui présente des gorges, étant logée concentriquement dans le tronçon creux de l'élément cylindrique, de manière que les gorges annulaires de l'une des deux pièces soient tournées face aux gorges annulaires correspondantes de l'autre pièce et qu'elles délimitent avec elles des espaces annulaires dans lesquels sont disposées plusieurs billes (31) d'appui qui maintiennent l'axe et l'élément tubulaire à une certaine distance l'un de l'autre.