Brevet FR2570774A1 — publié le 19860328

ARTICULATION A ROTULE A ROTATION LIMITEE OU SUPPRIMEE SUIVANT UN DEGRE DE LIBERTE. L'invention est relative à une articulation à rotule. Une telle articulation comprend deux éléments complémentaires, l'un, convexe (mâle) formant une partie d'une boule sphérique et l'autre, concave (femelle) en forme de calotte sphérique généralement de même rayon que celui de la boule et logeant le premier élément. Ces deux éléments peuvent pivoter l'un par rapport à l'autre suivant trois degrés de liberté, Cest-à-dire qu'un élément peut tourner par rapport à l'autre suivant trois rotations autour des axes d'un repère spatial. Il est quelquefois utile, notamment pour des raisons de sécurité, de limiter ou supprimer l'un des degrés de liberté. Par exemple quand les deux éléments sont traversés par un conducteur électrique il est préférable que les trois rotations soient limitées angulairement pour empêcher que le fil ne se torsade et, ainsi, ne pas risquer qu'il se détériore ou même soit coupé. En général la limitation de deux rotations s'effectue de façon naturelle par butée de la pièce à l'extrémité de laquelle se trouve l'élément convexe contre la face du second élément dans laquelle débouche l'empreinte sphérique. Par contre une troisième rotation, celle qui s'effectue autour d'un axe non parallèle à ladite face du second élément, n'est pas limitée de façon naturelle. Il faut donc prévoir des moyens limitant l'amplitude angulaire de cette rotation ou l'empêchant complètement.Les moyens de ce typè qui sont connus jusqu'à présent sont encombrants et complexes. L'invention fournit de tels moyens de limitation ou de blocage d'une rotation qui sont peu encombrants, d'une constitution particulièrement simple et de réalisation peu onéreuse. Elle est caractérisée en ce que les moyens de limitation ou annulation d'une rotation autour d'un axe sont disposés entre la boule et l'empreinte. De préférence l'annulation ou limitation est obtenue par la butée d'un grain sphérique contre des bords d'une gorge de l'empreinte sphérique et/ou de la boule sphérique. Dans une réalisation, qui permet l'interdiction de la rotation autour d'un axe perpendiculaire à la face entourant l'ouverture de l'empreinte, on prévoit deux gorges dans cette empreinte sphérique dont les premières extrémités débouchent dans ladite face, qui sont de préférence symétriques par rapport à l'axe autour duquel la rotation doit être annulée et qui logent deux saillies ou grains sphériques diamétralement opposés de ladite boule sphérique du premier élément. L'annulation de la rotation est obtenue par butée des grains sphériques de la boule contre les bords longitudinaux des gorges. En variante les grains sont en saillie, vers l'intérieur, de l'empreinte sphérique et les gorges sont prévues à la périphérie de la boule du premier élément de l'articulation. Dans une autre réalisation, qui supprime également un degré de liberté, à savoir la rotation autour de l'axe perpendiculaire à la face de sortie du second élément, on prévoit une bille sphérique qui coopère avec une gorge de la boule ou de l'empreinte et qui est logée dans une cavité hémisphérique dont le diamètre est voisin de celui de la bille et qui est ménagée dans l'empreinte ou dans la boule. Avec une bille sphérique, pour obtenir une limitation, au lieu d'une annulation, de la rotation autour d'un axe, on loge la bille dans une gorge au lieu de la loger dans une cavité de mêmes dimensions. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront avec la description de certains de ses modes de réalisation, celle étant effectuée en se référant aux dessins ci-annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe d'une articulation selon l'invention, - la figure 2 est une vue éclatée en perspective des deux éléments de l'articulation de la figure 1, - les figures 3 et 4 sont des vues analogues à celles des figures, respectivement 1 et 2, mais pour une variante, et - les figures 5 et 6 sont des vues analogues aux figures, respectivement 1 et 2, pour une autre variante. On se réfère d'abord aux figures 1 et 2. L'articulation comprend deux éléments l'un mâle, 10, et l'autre femelle, 11. L'élément mâle 10 présente une boule sphérique 12 prolongée par une tige cylindrique 13 permettant la liaison avec un organe (non représenté) auquel l'articulation doit être affectée. La boule sphérique 12 comporte deux saillies ou grains sensiblement hémisphériques 14 et 15 dont les centres sont sur la surface de la sphère constituant la boule 12, dans le plan équatorial perpendi culaire à l'axe 16 du cylindre 13 et en des positions diamétralement opposées. Les rayons des grains sphériques 14 et 15 sont égaux et cette valeur commune est petite par rapport au rayon de la boule 12. L'élément femelle Il de l'articulation comprend une partie cylindrique principale 17 se terminant par une face d'extrémité 18, perpendiculaire à l'axe des cylindres, dans laquelle débouche une empreinte ou cavité hémisphérique 19 logeant la boule 12 de llélé- ment mâle 10. L'élément femelle il se termine, à l'oppose de la face 18, par une autre partie cylindrique ou chapeau 20 de plus grand diamètre, facilitant la connexion de l'élément dll à l'organe à articuler. La cavité hémisphérique 19 présente des gorges 21 et 22 destinées à recevoir les grains ou saillies, respectivement 14 et 15, de la boule 12. Les axes (curvilignes) longitudinaux des gorges 21 et 22 sont symétriques par rapport à l'axe 16' du cylindre 17, et se trouvent dans un plan contenant cet axe 16'. Les gorges débouchent, comme la cavité 19, dans la face 18. A l'autre extrémité ces gorges 21 et 22 se terminent par des épaulements formant butées, respectivement 21 et 22 . En section par un plan équatorial de la a a sphère formant la cavité 19 chaque gorge 21 ou 22 a la forme d'un demi-cercle de rayon légèrement supérieur à celui des grains sphériques correspondants 14 ou 15. La cavité 19 se termine à son débouché dans la face 18 par une partie cylindrique 24 de meme rayon que la partie principale hémisphérique, de façon que, lorsque les axes 16 et 16' sont en prolongement l'un de l'autre, les grains 14 et 15 soient entièrement logés dans la cavité 19. Le fonctionnement est le suivant: La rotation de l'élémènt 10 par rapport à l'élément 11 autour de l'axe X X' passant par les centres des saillies 14 et 15 n'est limitée que par la butée de la tige 13 entre la face 18. La rotation autour de l'axe Z Z' (figure 2) qui constitue le troisième axe d'un repère orthonormé dont le premier axe est l'axe X X' et le second l'axe Y Y' constitué par l'axe 16, est également possible; elle est limitée par la butée des saillies 14 et 15 contre les fonds 21a et 22a des gorges. Par contre la rotation autour de l'axe Y Y' n'est pas possible car les grains ou saillies 14 etiou 15 butent contre les bords longitudinaux de la gorge correspondantc 21 ou 22. En variante les gorges 21 et 22 se raccordent l'une à l'autre. Dans ce cas la rotation autour de l'axe Z Z' est limitée, comme la rotation autour de l'axe X X', par la butée de la tige 13 contre la face 18. En variante encore les grains 14 et 15 sont en saillie vers l'intérieur de la cavité 19 tandis que les' gorges 21 et 22 sont ménagées dans la boule 12. On se réfère maintenant aux figures 3 et 4. Sur ces figures les éléments identiques à ceux de la figure 1 et 2 portent les mêmes chiffres de référence et ne sont pas décrits en détail. Dans cette réalisation la rotation autour de J'axe Y Y' est possible mais limitée angulairement à un angle légèrement inférieur à 3600. La cavité 19 présente une gorge 30 dont l'axe longitudinal curviligne est dans le plan des axes X X' et Z Z' et forme un cercle presque complet limité par des extrémités 31 et 32. Cette gorge 30 loge une bille sphérique 33 de rayon légèrement inférieur à celui que présente ladite gorge en section par un plan passant par l'axe 16'. La bille 33 est également logée dans une gorge 34 de la boule sphérique 12. L'axe longitudinal (curviligne) de la gorge 34 forme un arc de cercle disposé dans un plan équatorial, défini par les axes Y Y'et Z Z', de la boule 12, et qui s'étend sur un angle légèrement inférieur à 1800. Après le montage la bille 33 reste constamment dans les gorges 30 et 34 et ne peut s'échapper. La rotation autour de l'axe X X' est limitée soit par la butée de la bille contre les extrémités 34 et 34b de la gorge34 a b de la gorge 34 soit par la butée de la tige 13 contre la face 18 de l'élément femelle 11. La rotation autour de l'axe Z Z' n'est limitée que par la butée de la tige 13 contre la face 18. La rotation autour de l'axe Y Y' est limitée par la butée de la bille 33 contre les extrémités 31 et 32 de la gorge 30. Dans une variante (non montrée) de la réalisation représentée sur les figures 1 et 2 on prévoit une gorge analogue à celle de repère 30 sur la figure 4, les autres parties de la réalisation décrite en relation avec la figure 1 et 2 restant cependant inchangées. On établit ainsi une rotation angulairement limitée autour de l'axe Y Y'. Toutefois cette rotation n'est possible que lorsque les saillies 14 et 15 pénètrent dans ladite gorge, c'est-à-dire lorsque les axes 16 et 16' sont alignés. Dans une variante de la réalisation des figures 3 et 4 on prévoit une seconde bille (non représentée) logée dans la gorge 30 et dans une seconde gorge de la boule 12 symétrique de la gorge 34 par rapport au plan X Y. Si cette solution est adoptée la rotation autour de l'axe Y Y' est limitée à un angle légèrement inférieur à 1800. On se réfère maintenant aux figures 5 et 6. Dans cet exemple la boule 12 est identique à celle de l'exemple des figures 3 et 4, c'est-à-dire qu'elle comporte une gorge 34. On prévoit également une bille 33. Cette réalisation se distingue cependant de celle des figures 3 et 4 par le fait qu'à la place de la gorge 30 de l'élément femelle 11 on prévoit une simple cavité hémisphérique 35 dans l'empreinte 19 de rayon légèrement supérieur à celui de la bille 33. De cette manière la rotation autour de l'axe Y Y' n'est plus possible, le fonctionnement restant par ailleurs le même que celui de l'exemple des figures 3 et 4. En variante le logement 35 est sur la boule 12 et la gorge 34 dans l'empreinte 19. Dans toutes les réalisations où l'on prévoit une bille les dimensions de cette dernière et des gorges seront choisies pour assurer un jeu suffisant permettant la rotation de la bille sur ellemême. Dans une réalisation (non représentée) l'élément femelle il présente un trou central d'axe 16' et, de même, l'élément mâle 10 présente également un trou central d'axe 16. Ces trous permettent le passage d'un conducteur électrique reliant une pièce fixée à l'élément Il à une autre pièce fixée à l'élément 10. La limitation de la rotation autour de l'axe Y Y' diminue les risques de détérioration de ce conducteur électrique car si cette rotation n'était pas limitée une manipulation sans précautions pourrait conduire à torsader le fil et ainsi risquer de le casser. Un tel conducteur électrique est par exemple un câble de sortie d'une caméra de surveillance fixée à l'élément 11 et connectée à un moniteur de télévision. La limitation du mouvement d'un appareil fixé à l'élément 10 ou à l'élément 11 est également utile dans certains cas pour des raisons de sécurité des usagers. REVENDICATIONS 1. Articulation à rotule comportant un élément mâle (10) à boule sphérique (12) logée dans une cavité ou empreinte sphérique (19) d'un élément femelle (11), caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour limiter, ou empêcher, une rotation autour d'un axe qui sont disposés entre la boule et l'empreinte. 2. Articulation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de limitation ou annulation comprennent au moins un grain ou bille sphérique et au moins une gorge (21, 22; 30, 34) de l'empreinte et/ou de la boule logeant ledit grain ou bille et limitant ou annulant, par butée du grain ou bille contre ses bords longitudinaux ou ses extrémités axiales, la rotation autour d'un axe (Y Y'). 3. Articulation selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte deux grains (14, 15) sphériques constituant des saillies de la boule (12) de l'élément mâle (10) qui coopèrent à butée avec les bords longitudinaux de gorges (21, 22) respectives de l'em- preinte pour empêcher la rotation autour d'un axe (Y Y'). 4. Articulation selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte deux grains qui sont constitués par des saillies de l'empreinte (19) qui coopèrent à butée avec les bords longitudinaux de gorges de la boule (12) pour empêcher la rotation autour bun axe (Y Y'). 9. Articulation selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que les grains (14, 15) sont dans un plan équatorial, en des positions diamétralement opposées. 6. Articulation selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que, pour permettre une rotation limitée autour dudit axe (Y Y'), l'empreinte ou la boule comporte une gorge s'étendant suivant un arc de cercle inférieur à 3600, la ligne moyenne de cette gorge étant dans un plan perpendiculaire audit axe (Y Y'). 7. Articulation selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit grain sphérique est constitué par une bille (33) logée dans une gorge (34) de la boule et dans une gorge (30) de direction différente de l'empreinte. 8. Articulation selon la revendication 7, caractérisée en ce que chaque gorge présente des extrémités (31 ,32, 34a 3 b) permettant des limitations angulaires de rotation. 9. Articulation selon la revendication 8, caractérisée en ce que la gorge (30) de empreinte slétend suivant une partie de circonférence, de préférence équatoriale, suivant un arc légèrement inférieur à 3600. 10. Articulation selon la revendication 2, caractérisée en ce que le grain est constitué par une bille sphérique (33) logée d'une part, dans une gorge (34) de la boule (12) et, d'autre part, dans une cavité sphérique (35) de l'empreinte (19) pratiquement de mêmes dimensions que celles de ladite bille pour empêcher la rotation autour d'un axe (Y yt) par butée de la bille contre, d'une part, les parois de la cavité de bille (35) et, d'autre part, les parois longitudinales de la gorge (34) de la boule (12). 11. Articulation selon la revendication 2, caractérisée en cc que le grain est constitué par une bille sphérique logée dans une gorge de l'empreinte et dans une cavité sphérique de la boule de diamètre légèrement supérieur à celui de la bille pour interdire la rotation autour d'un axe par butée de la bille contre, d'une part, les parois de ladite cavité et, d'autre part, les bords longitudinaux de la gorge. 12. Articulation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les deux éléments présentent des trous traversants selon l'axe autour duquel la rotation n'est pas possible ou est angulairement limitée. 13. Articulation selon la revendication 12, caractérisée en ce que les trous traversants logent un conducteur électrique. 14. Application de l'articulation selon la revendication 13 au support d'une caméra de télévision, notamment pour la surveillance.