Brevet FR2588623A1 — publié le 19870417

L'invention concerne les articulations à rotule. Elle peut aussi s'appliquer à la transmission des mouvements rotatifs avec renvoi d'angle. Son principe d'accouplement la rend aisément démontable. La technique actuelle voit de nombreux brevets déposés quant à la technique de réalisation et de montage des articulations à rotule. Ces articulations sont réalisées et utilisées en plusieurs pièces, nécessitant des opérations de main d'oeuvre importantes, ou montées par emboîtement, donc difficilement démontables, présentant un jeu important et un faible maintien de la rotule dans la coquille. Les transmissions de type "cardan" ne sont pas aisément cémontables sans presse, celles de type "tripode", si certaines sont démontables relativement aisément, comportent toutes pour l'utilisation plus de deux pièces à assembler, et un angle de fonctionnement le plus souvent limité. L'articulation, selon l'invention, comporte, en référence aux figures 1 à 3, un axe d'engagement-dégagement (5) d'une rotule (2) dans une coquille (6), une zone de passage (7) éventuelle d'un bras (1) de la rotule (2) vers une zone de travail (8) du dit bras (1). La rotule (2), solidaire du bras (1), comporte une ou plusieurs ouvertures (3) sectorielles, dégagées dans la sphère, parallèlement au bras (1). La coquille (6) présente une sphère évidée de diamètre équivalent à celui de la sphère de la rotule (2), oveo le jeu nécessaire et suffisant au mouvement et maintien, et comporte une ouverture (14), selon l'axe d'engagement-dégagement (5) de la rotule (2) dans la coquille (6), à la périphérie de laque'le scnt prévus des tenons (4) réciproques des évidements (3) de la rotule (2). Le diamètre externe de l'ouverture (14) est équivalent à celui de la sphère de la rotule (2), la longueur des tenons (4) équivalente à la profondeur des évidements (3) de la rotule (2), leur hauteur suffisante pour bien matérialiser l'axe d'engagement-dégagement (5) et offrir une bonne résistance aux efforts supportés. La dite coquille (6) comporte, éventuellement, une zone de passage (7), du bras (1) de la rotule (2) vers une zone de travail (8) du dit bras (1), ces deux zones (7 et 8) étant évidées dans la coquille (6), selon la liberté de mouvement définie par l'utilisateurJlsFsq e zones (l4)et(8)sont segantes L'axe d'engagement-dégagement (5) de la rotule (2) dans la coquille (6) n'est pas continu de la zone de travail (8) du bras (1) de la rotule (2), c'est-à-dire que le dit axe (5) n'est ni compris dans la dite zone de travail (8) du bras (1), ni limite, ni tangent à cette dite zone (8), les tenons (4) assurant le maintien de la rotule (2) dans la coquille (6) dès que celle-ci a subi une rotation lui permettant de sortir de sa position d'engagement-dégagement par rapport à l'autre pièce. Le secteur de travail (8) a une ouverture angulaire maximale inférieure à 1800, compte tenu du jeu entre la rotule (2) et la coquille (6), du diamètre du bras (1) et de la force de maintien désirée, notamment pour un mouvement sectoriel sphérique. En rajoutant, en référence aux figures 4a, 4b et 4c, dans la sphère évidée de la coquille (6) au moins un tourillon (1G) équipé ou non de dispositif destiné à diminuer les frottements, notamment deux tourillons (10) diamétralement opposés, notamment situés dans le prolongement de tenons (4), guides d'engagement, selon l'axe (5) d'engagement-dégagement, et positionnés en fonction de l'axe d'utilisation principal dans la zone de travail (8), correspondant-à un évidement (9) circulaire ou sectoriel circulaire, de la profondeur des tourillons (10), dans la sphère de la rotule (2), l'articulation a alors une application dans le domaine des transmissions de mouvement rotatif, l'accouplement des deux arbres équipés de l'articulation faisant l'objet de l'invention, se faisant toujours par engagement selon l'axe (5), puis blocage par rotation du bras (1) vers la zone de travail (8). La sphère de la rotule (2) et celle de la coquille (6) peuvent ne pas être réalisées entières, mais ne présenter cu'une portion de sphère, suffisante au fonctionnement de l'ensemble et à son maintien lorsque le bras (1) se trouve en zone de travail (8) par rapport à la coquille (6). Selon une autre caractéristique de l'invention, en référence aux figures 5a, 5b et 5c, le même principe de maintien par tenons (4) et évidements (3) réciproques de la rotule (2) dans la coquille (6) peut être appliqué de façon inverse en pratiquant dans la coquille (6) une ouverture (12) au diamètre de l'extremité du bras (1) dit "à rotule" comportant à sa périphérie des ouvertures réciproques des tenons (13), dont est munie la rotule (2). Ces tenons (13), munis ou non de dispositifs destinés à limiter les frottements, sont disposés de telle manière qu'ils puissent assurer en leur extrêmité extérieure à la rotule (2), un maintien continu de la rotule (2), par contact avec l'intérieur de la sphère évidée dans la coquille (6), notamment par disposition selon les sommets d'un trièdre, cube. Les différents modes de réalisation et applications sont illustrés dans les figures de 1 à 7 - Les figures la et lb représentent le bras (1) à rotule (2), avec évidements (3), vu en coupe selon Al A2 de la figure lb (fig. la) et de dessous (fig. lob). - Les figures 2a et 2b représentent la coquille (6), vue (fig. 2a) en coupe selon A3 A4 de la figure 2b et en coupe (fig. 2b) selon BB de la figure 2a. - Les figures 3a et 3b montrent un secteur de travail (8) sur la coquille (6), permettant un mouvement sectoriel sphérique; elles sont vues de dessus (fig. 3a), selon l'axe (5) dtengage nent-déeagent, et de côté (fig. 3b), selon l'axe principal de la zone dite de travail (8). - Les figures 4a, 4b et 4c montrent des vues du bras (1) à rotule (2), avec évidements (3) d'engagement des tenons (4) et rainure circulaire (9) recevant les tourillons (10) d'entrainement de la coquille (6) dans l'application en dispositif de transmission de mouvement rotatif, vu en coupe (fig.4a), de face (fig. 4c) ; la figure 4b montre la coquille (6) correspondante vue en coupe. - Les figures 5a, 5b et 5c présentent l'autre mode de réalisation de l'articulation, avec la coquille vue de dessus (fig. 5a), le bras (1) à rotule (2) - ici figurée avec des croix en la périphérie de la sphère circonscrite - Vu de côté (fig. 5b) et vu de face (fig. 5c), avec les tenons (13) de maintien dans la coquille (6) et l'évidement réciproque (12) dans la coquille pour permettre l'engagement de la rotule (2) dans la coquille (6), l'ensemble constituant l'articulation réalisée avec une solution inverse aux tenons (4) de la coquille (6) réciproques des évidements (3) de la rotule (2) des figures 1,2,3 et 4. - Les figures 6a et 6b montrent une vue éclatée à la réalisation du bras (1) à rotule (2), avec quatre évidements (3) réciproques des tenons (4) disposés sur la demi-sphère supérieure 6A avant montage sur la demi-sphère inférieure 6B pour former la coquille (6), en vue en coupe (fig. 6a) et en vue de dessus (fig. 6b). - La figure 7 représente une vue en coupe du bras (1) à rotule (2), prêt à être engagé dans la coquille (6) selon l'axe (5) d'engagement-dégagement. Les tenons (4) de la coquille (6) et évidements (3) réciproques sur la rotule (2) assurent le guidage lors de l'engagement et la maintien de la rotule (2) dans la coquille (6) après que l'on aie positionné le bras (1) dans la zone de travail (qui n'est pas représentée ici). La rotule reste alors maintenue tant que l'on ne ramène pas le bras (1) dans l'axe (5) d'engagement-dégagement. Dans cet exemple de réalisation de l'articulation, les pièces peuvent être réalisées par usinage ou moulage, dans le cas des figures 6a et 6b. La sphère (2), constituant la rotule, est percée au diamètre du bras cylindrique (1), moins l'épaisseur suffisante pour permettre un sertissage du bras (1) dans la sphère (2), puis fraisée parallèlement à l'axe du bras pour former quatre évidements (3) en étoile. La demi sphère inférieure (6B) est évidée dans la pièce devant servir de coquille, à une profondeur égale au diamètre de la rotule (2) plus la hauteur des tenons (4). Un cylindre de rayon plus grand est alors fraisé jusqu'à lademi-sphère, les parois du cylindre sont alors taraudées. Une troisième pièce cylindrique, de rayon égale au cylindre pré-cité plus la profondeur du filetage est fraiser selon un ave parallèle à sa hauteur de façon å former une de:si- sphère (6), puis fraisée de façon à réaliser quatre tenons (4! en étoile, correspondant aux évidements (3) de la rotule (2), enfin on fraise selon sa hauteur un passage pour l'extremité du bras (7) de la rotule (2) et l'on pratique à l'extérieur du filetage complémentaire au taraudage de la deuxième-pièce. La troisième pièce vient alors se visser dans la deuxième, solidarisée notamment par pointage, soudage ou collage ; il ne reste plus qu'à fraiser dans la coquille (6) ainsi réalisée, les zones de travail(8) et zone de passage (7) permettant le passage du bras (1) de son axe d'engagement (5) vers la zone de travail (8), désirée par l'utilisateur. L'utilisateur dispose alors de deux pièces qu'il peut engager, solidariser, utiliser, désolidariser et désengager à son gr par un simple mouvement du bras à rotule par rapport à la coquille, sans avoir besoin de solidariser l'ensemble l'aide d'une autre pièce ou d'une technique ou d'un outillage supplémentaires. C'est la définition de la zone de travail (8) par rapport à l'axe d'engagement-dégagement (5) qui implique la solidarisation des deux pièces, lors de l'utilisation, par les tenonsguide d'engagement. La facilité de réalisation par moulage, usinage ou tout autre méthode implique déjà un gain de temps et de coût de production, mais la facilité encore plus grande de montage et de démontage des deux pièces de l'articulation par l'utilisateur touche de nombreux domaines, de même que la sécurité liée au fait qu'il n'y a plus de pièces supplémentaires pour assurer le maintien de la rotule. Cette invention concerne notamment tous les domaines de la mécanique générale où sont utilisés articulations et transmissions de mouvement rotatif. REVENDICATIONS 1. Articulation, dite "à rotule", caractérisée par une coquille sphérique (6) ou une partie de coquille sphérique dans laquelle vient se loger une rotule sphérique (2) ou une partie de rotule sphérique, guidée, selon un axe (5) d'engagement-dégagement qui n'est pas continu avec la zone de travail du bras (1) dit "à rotule", par rapport à la coquille (6), par des tenons (4 ou 13) et évidements (3 ou 12) réciproquement pratiqués sur la rotule (2) et la coquille (6) qui permettent de solidariser la rotule (2) dans la coquille (6) lorsque le bras (1) dit "à rotule" se trouve en zone de travail (8) par rapport à la coquille (6). 2. Application de l'articulation selon la revendication 1 à la réalisation d'une transmission articulée de mouvement rotatif, caractérisée en ce que au moins un tourillon et évidement réciproque supplémentaire, munis ou non de dispositif destinés à diminuer les frottements, sont pratiqués sur la sphère circonscrite à l'extremité (2) du bras (1) dit "à rotule" et la sphère circonscrite à l'évide- ment formant la coquille (6), transmettent, lorsque le bras (1) dit "à rotule" se trouve en position de travail (8) par rapport à la coquille (6), un mouvement rotatif autour de son axe longitudinal de l'une des pièces à l'autre pièce.