Brevet FR2555266A1 — publié le 19850524

La présente invention se rapporte à des mécanismes à joints pivotants pour relier l'un à l'autre deux éléments mutuellement mobiles qui constituent une partie d'une machine. Elle trouve en particulier son utilité dans des engins de terrassement, mais n'est pas limitée à ce domaine. De nombreux mécanismes à joints pivotants ont été décrits et utilisés dans ou pour des engins de terrassement. L'une des utilisations les plus délicates d'un tel mécanisme, dans des engins de terrassement, est celle dans laquelle ce mécanisme relie mune benne de chargement à l'extrémité externe d'une flèche. Des mécanismes de ce type fonctionnent fréquemment dans des conditions très hostiles incluant la présence de rocs, de gravillons, de poussière, d'eau et autres substances qui sont renfermées dans la matière dont l'engin de terrassement assure le chargement ou l'excavation. Le mécanisme à joint pivotant selon la présente inven- tion comporte une paire de verrous de forme conique aux extrémités respectives d'un tourillon de pivotement, qui peuvent être aisément assemblés pour maintenir en place tou- tes les parties internes. Chaque verrou du type cône comprend un élément interne mâle et un élément externe femelle, et les deux verrous peuvent être bloqués au moyen d'un seul et unique boulon parcourant de part en part un alésage formé dans le tourillon, ainsi que d'un écrou serré sur ce boulon. Le mécanisme à joint pivotant peut être aisément démonté à nouveau en insérant des vis de dégagement dans les taraudages pratiqués aux extrémités de ce mécanisme, puis en extrayant de nouveau les éléments tronconiques femelles de verrouillage. L'invention va à présent être décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est une représentation en coupe axiale, exception faite du tourillon, d'un mécanisme à joint pivotant selon la présente invention; la figure 2 est une illustration analogue d'un mécanisme à joint pivotant selon une deuxième forme de réalisation de l'invention et la figure 3 montre, par une représentation analogue, une troisième forme de réalisation du mécanisme selon l'invention. La figure 1 illustre un mécanisme 10 à joint pivotant, réalisé conformément à la présente invention et assurant la liaison pivotante de deux éléments 12 et 14 mobiles l'un par rapport à l'autre. L'élément 12 est fourchu et présente deux flasques 12a et 12b distants l'un de l'autre. L'autre élé- ment 14 est partiellement intercalé, par une région plane, entre les flasques 12a et 12b. Ces flasques espacés 12a, 12b et l'élément 14 présentent chacun un orifice circulaire respectif désigné par la référence 16a, 16b ou 18, les centres IS de ces orifices étant alignés le long d'un axe 20 qui s'étend transversalement à des plans coTncidant avec lesdits éléments mobiles; comme le montre la figure 1, l'orifice 18 se trouve dans un coussinet 30 à l'intérieur de l'élément 14. Ce coussinet est annulaire. Un tourillon cylindrique de pivotement 22, qui est l'organe constitutif essentiel du mécanisme pivotant, est logé à l'intérieur des orifices 16a, 18 et 16b dans l'aligne- ment de l'axe 20, et il constitue la pièce sur laquelle l'élément 14 est monté à rotation. Ce tourillon 22 comprend une région centrale 24 et des régions extreêmes respectives 26 et 28, ladite région centrale 24 se trouvant dans l'orifice circulaire 18. Lorsqu'on assemble un mécanisme pivotant conformément à la présente invention, il convient dans un premier stade de solidariser un sous-ensemble 31. Un tel sous-ensemble, compre- nant le coussinet 30 et les éléments associés, est solidarisé en un endroit autre que celui illustré sur les dessins. Pour constituer le sousensemble 31, un couvercle d'étanchéité est introduit dans l'orifice 18 traversant le coussinet 30 et il est assujetti à ce coussinet 30 d'une manière appropriée, par exemple par une soudure 38. Ensuite, un palier anti-friction, tel qu'un palier à rouleau tronconique 39, est installé en butée contre le couvercle d'étanchéité 36.. Un organe d'espacement 33 est ensuite mis en place, après quoi un second palier à rouleau tronconique 41 est incorporé de façon que son chemin externe de roulement 41a vienne buter contre ledit organe 33. Ensuite, un second couvercle d'étanchéité 40 est mis en place et fixé au coussinet 30, par exemple par une soudure 42. Les deux couvercles d'étanchéité butent contre les chemins externes de roulement 39a et 41a des paliers, et sont munis de garni- tures respectives d'étanchéité 44 et 46 pour retenir le lubrifiant à l'intérieur du sous-ensemble de portée 31. Ensuite; le sous-ensemble 31 est -monté en étant, de préférence, emmanché à force dans une ouverture circulaire as- sociée 32 de l'élément 14, puis ledit sous-ensemble 31 et ledit élément 14 peuvent être solidarisés par un boulon (non représenté) parcourant un trou 34. Après que le sous-ensemble précité a été mis en place, on ajoute une paire de bagues d'espacement 48 et 50 renfermant des garnitures respectives d'étanchéité 52 et 54. Puis, deux cônes annulaires mâles de verrouillage 56 et 58, entourant les régions extrêmes 26 et 28 du tourillon 22, sont installés en butant contre les bagues respectives d'espacement 48 et 50. Ensuite, des cônes femelles complémentaires de verrouillage 60 et 62 sont incor- porés de telle sorte que les surfaces tronconiques internes de ces cônes 60 et 62 soient respectivement en contact avec les surfaces tronconiques externes des cônes mâles 56 et 58. Chacun desdits cônes femelles présente une zone extrême soli- daire d'obturation 60a et 62a, respectivement, qui peut être fixée par soudage à la zone annulaire de chacun desdits cônes femelles. Le tourillon 22 est percé d'un alésage longitudinal 68 qui coincide avec l'axe 20 et, à l'état assemblé, le mécanisme à joint pivotant renferme un boulon 70 parcourant de part en part ledit alésage. Les parties 60a et 62a des cônes femelles de verrouillage présentent des trous taraudés respectifs 76 et 78 coaxiaux à l'alésage longitudinal 68, qui présentent un diamètre plus grand que cet alésage 68. Après que toutes les parties du mécanisme pivotant ont été assemblées de la manière décrite ci-dessus, le boulon 70 est engagé dans l'alésage 68 et un écrou 80 est serré sur l'autre extrémité de ce boulon pour pousser les cônes femelles contre les surfaces des cônes mâles et contre les surfaces environnantes des orifices 16a et 16b, respectivement, de manière à verrouiller le mécanisme à joint pivotant et à le maintenir à demeure pendant son fonctionnement. Si l'on souhaite démonter à nouveau le mécanisme pivotant, il suffit de desserrer l'écrou 80, puis d'enlever le boulon 70. Ensuite, une vis de dégagement est vissée dans le tarau- dage complémentaire du trou 76, jusqu'à ce qu'elle vienne buter contre une extrémité externe 82 du tourillon. Lorsque la rotation imprimée à cette vis de dégagement se poursuit, le cône femelle se dégage du cône mâle correspondant et de la surface environnante de l'élément 12. Après que le cône femelle situé à l'autre extrémité a été manipulé de la même façon par une vis de dégagement insérée dans le trou 78, le mécanisme peut être complètement démonté en enlevant les bagues d'espacement 48 et 50, puis en retirant le sous- assemblage 31 du coussinet 30. La figure 2 représente une deuxième forme de réalisation de l'invention, dans laquelle le coussinet 30 est supprimé et un élément 14a, correspondant à l'élément 14 de la-première forme de réalisation, est traversé de part en part par un orifice 19 pouvant avoir le môme diamètre que l'orifice 18 traversant le coussinet 30 de la première forme de réalisation. Les couvercles d'4tanchéité 36 et 40, les paliers 39 et 41 et l'organe d'espacement 33 sont tous assemblés dans l'élément 14a de la même manière que celle dont les parties correspon- dantes ont été montées dans le coussinet 30 de la première forme de réalisation. Toutes les parties restantes sont en- suite assemblées de la même façon que dans cette première forme de réalisation. La figure 3 montre une troisième forme de réalisation de l'invention, dans laquelle une seule et unique paire de garnitures d'étanchéité 45 et 47 à faces annulaires remplace les deux paires de garnitures 44, 46 et 52, 54 des deux autres formes dbréalisation. Sur cette figure 3, les organes identiques ou sensiblement identiques à ceux de la figure 1 sont repérés par les mêmes numéros de référence. La troisième forme de réalisation comporte un organe d'espacement des paliers qui ne se trouve pas dans les deux autres formes de réalisation, c'est-à-dire un organe d'espacement 35 qui est intercalé entre des chemins internes respectifs de roulement 39b et 41b des paliers anti-friction, ces chemins internes pouvant aussi buter l'un contre l'autre. La troisième forme de réalisation ne présente pas de garnitures d'étanchéité 52 et 54, si bien que les bagues d'espacement considérées sont repérées par les indices 48a et 50a sur la figure 3. Les garnitures d'étanchéité 45 et 47 sont respectivement en con- tact étanche dans une paire d'évidements annulaires 36a et 40a formés dans les couvercles 36 et 40. Les joints herméti- ques sont complétés fonctionnellement par un contact étanche respectif entre les garnitures 45, 47 et des consoles annulaires d'étanchéité 81 et 82' montées sur les c8nes miles 56 et 58, respectivement. Le mécani.sme à joint pivotant de la présente invention peneat: de prolonger les intervalles entre les lubrifications des paliers, et il absorbe des charges de poussée par l'inter- médiaire des paliers anti-friction. De plus, il supprime la nécessité d'utiliser des cales et élimine un soudage de soli- darisation au tourillon, ainsi que l'utilisation de plaques de verrouillage. Il autorise un assemblage de la structure selon l'invention sans endommager les joints hermétiques. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au mécanisme et au procédé décrits et représen- t's te s, sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, on fera observer qu'il est possible d'utiliser un seul et unique palier antifriction, dans certains joints pivotants, à la place des deux paliers décrits ci-dessus. REVENDICATIONS 1. Mécanisme (10) à joint pivotant pour relier une paire (12, 14) d'éléments mutuellement mobiles, l'un (12) de ces éléments étant fourchu et présentant deux parties planes (12a, 12b) espacées latéralement, l'autre (14) desdits éléments comportant une région plane intercalée entre lesdites parties planes espacées, chacune de ces parties planes étant percée d'un orifice circulaire (16a, 16b, 18) et les centres des orifices étant alignés le long d'un axe (20) s'étendant trans- versalement aux plans desdites parties planes, mécanisme caractérisé par le fait qu'il comprend un coussinet annulaire (30) logé dans l'ouverture (32) de l'autre (14) desdits élé- ments; un tourillon cylindrique (22) qui comprend une région centrale (24) et deux régions extrêmes (26, 28), et est tra- versé par un alésage longitudinal (68), ladite région centrale (24) de ce tourillon étant logée dans ledit orifice circulaire (18) dudit autre élément; une paire de couvercles (36, 40) d' étanchéité de paliers, qui sont également situés à l'inté- rieur dudit orifice circulaire (18) dudit autre élément en y étant fixds; un ensemble à paliers anti-friction (39, 41) emprisonné entre lesdits couvercles d'étanchéité en assu- rant un mouvement pivotant dudit autre élément (14) par rapport audit tourillon (22); une paire de bagues d'espacement (48, ), entourant ledit tourillon et venant buter contre des extrémités opposées desdits paliers; une paire d'éléments mâles de verrouillage (56, 58), qui entourent les deux régions extrêmes (26, 28) dudit tourillon et butent respectivement contre lesdites bagues d'espacement; une paire d'éléments femelles de verrouillage (60, 62) en contact respectivement avec lesdits éléments mâles de verrouillage; ainsi qu'un moyen consistant en un organe de traction (70) qui parcourt ledit alésage longitudinal du tourillon, de façon à pousser lesdits éléments femelles de verrouillage en relation de blocage avec les éléments mâles respectifs de verrouillage. 2. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un coussinet annulaire (30) est intercalé entre une ouverture circulaire (32) dans l'autre élément,et les surfaces externes tant des paliers antifriction que des couvercles d'étanchéité de ces paliers. 3. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'alésage longitudinal (68) coincide avec l'axe (20) du tourillon. 4. Mécanisme selon la revendication 3, caractérisé par le fait que chacun des éléments femelles de verrouillage présente une zone extrême solidaire d'obturation (60a, 62a) et chacune de ces zones extrêmes d'obturation est traversée par un trou taraudé (76, 78) qui est coaxial à l'alésage lon- gitudinal (68), mais présente un diamètre plus grand que ce dernier. une vis de dégagement pouvant être insérée dans chacun des trous taraudés et être utilisée, par réaction contre les extrémités du tourillon (22), pour dissocier respectivement lesdits éléments femelles de verrouillage. 5. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chacun des éléments femelles de verrouillage (60, 62) présente une zone extrême solidaire d'obturation (60a, 62a), chacune de ces zones extrêmes d'obturation étant percée d'un trou taraudé qui est coaxial à l'alésage longitudinal (68), mais présente un diamètre plus grand, une vis de dégagement pouvant être insérée dans chaque trou taraudé et être utilisée, par réaction contre les extrémités du tourillon (22), pour disso- cier respectivement lesdits éléments femelles de verrouillage. 6. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé par le fait que deux paliers individuels anti-friction (39, 41) sont emprisonnés entre les couvercles d' étanchéité. 7. Mécanisme selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les chemins externes de roulement (39a, 41a) des paliers anti-friction butent respectivement contre les couver- cles d'étanchéité (36, 40), un organe d'espacement (33) étant interposé entre lesdits chemins externes de roulement des paliers anti-friction, contre lesquels il est en butée. 8. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les paliers anti-friction consistent en deux pa- liers à rouleaux tronconiques (39, 41) comprenant chacun un chemin externe de roulement et un chemin interne de roulement, un organe d'espacement (33) étant emprisonné entre lesdits chemins externes de roulement, ces derniers venant buter res- pectivement contre les couvercles (36, 40) d'étanchéité des- dits paliers. 9. Mécanisme selon la revendication 8, caractérisé par le fait que les chemins internes de roulement des paliers à rouleaux tronconiques sont mutuellement en butée. 10. Mécanisme selon la revendication 8, caractérisé par le fait qu'un second organe d'espacement (35) est intercalé entre les deux chemins internes de roulement contre lesquels il vient buter. 11. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chacmun des éléments mâles de verrouillage (56, 58) possède une saillie annulaire (81, 82')dépassant vers l'in- térieur pour retenir un élément d'étanchéité, ainsi qu'une paire de garnitures d'étanchéité (45, 47) interposées respec- tivement entre lesdites consoles et les couvercles respectifs (36, 40) d'étanchéité des paliers. 12. Procédé d'assemblage d'un mécanisme à joint pivotant pour relier une paire (12, 14) d'éléments mutuellement mobi- les, l'un (12) de ces éléments étant fourchu et présentant deux parties planes (12a, 12b) espacées latéralement, l'autre (14) desdits éléments comportant une région plane intercalée entre lesdites parties planes espacées lorsque ledit joint est assemblé, chacune desdites parties planes étant percée d'un orifice circulaire (16a, 16b, 18) et chaque orifice circulaire coincidant avec un axe (20) s'étendant transversalement aux plans desdites parties planes, procédé caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes consistant à loger coaxialement, à l'intérieur desdits orifices circulaires, un tourillon cylin- drique (22) qui comprend une région centrale (24) et deux régions extrêmes (26, 28) et est parcouru par un alésage lon- gitudinal (68); à placer une paire de couvercles (36, 40) d'étanchéité de paliers à l'intérieur de l'orifice circulaire (18) de l'autre élément (14), un ensemble à paliers anti- friction (39, 41). étant emprisonné entre ces couvercles; à disposer une paire de bagues d'espacement (48, 50) autour dudit tourillon cylindrique (22) et en butée contre des extrémités opposées dudit ensemble à paliers; à placer une paire d'éléments mâles de verrouillage (56, 58) autour des deux régions extrêmes (26, 28) dudit tourillon et en butée contre lesdites bagues respectives d'espacement; à amener une paire d'éléments femelles de verrouillage (60, 62) au contact desdits éléments mâles de verrouillage, respecti- vement; et à insérer un organe de traction (70) qui parcourt de part en part ledit alésage longitudinal (68) dans ledit tourillon,et qui pousse lesdits éléments femelles de verrouilla- ge (60, 62) en direction l'un de l'autre avec une force suffi- ]5 sante pour maintenir la cohésion du mécanisme à joint pivotant au cours du fonctionnement. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé par le fait qu'un coussinet annulaire (30) est introduit dans l'orifice circulaire formé dans l'autre élément (14), les couvercles (36, 40) d'étanchéité des paliers et l'ensemble à paliers anti-friction (39, 41) étant logés dans ledit coussinet. 14. Procédé selon la revendication 12, caractérisé par le fait que les deux éléments mâles de verrouillage (56, 58) supportent chacun une console annulaire d'étanchéité (81, 82'), deux garnitures d'étanchéité (45, 47) étant respective- ment interposées entre chacun des couvercles d'étanchéité et la console d'étanchéité correspondante.