Brevet FR2629534A1 — publié le 19891006

i NECANISHE DE BLOCAGE PAR JOINT TORIUE La présente invention se rapporte au blocage de pièces concentriques de machines pour éviter le mouve- ment axial relatif de ces pièces. Certaines pièces de machines comportent des fi- letages concentriques pour répondre à des objectifs di- vers. Il s'agit habituellement de maintenir ces pièces de machines en position. Le vissage peut se desserrer toutefois par suite de vibrations ou de couples exercés par d'autres composants de la machine. Des moyens de blocage ou de verrouillage sont par conséquent nécessai- re pour bloquer mécaniquement le mouvement provoqué par les vibrations. Ces moyens de blocage doivent être éco- nomiques, faciles & fabriquer et simples à démonter. L'utilisation de fil métallique de blocage est largement répandue pour le blocage d'éléments concentri- ques afin d'en éviter le déplacement relatif. Toutefois, les éléments concentriques doivent périodiquement faire l'objet d'un démontage et il faut alors couper le fil de blocage et le remplacer. Le fil de blocage peut de plus plier et se tordre pendant l'utilisation, ce qui provo- que des difficultés lors du démontage. Les bagues déformables sont d'utilisation répan- due lorsqu'il s'agit de rendre étanches des éléments concentriques. Ces bagues sont de forme variable, s'adaptant à l'élément à rendre étanche. Une bague dé- formable connue est de section transversale circulaire, constituant un joint torique. Les joints toriques sont utilisés pour améliorer l'étanchéité des composants con- centriques de machines. A cet égard, on peut se référer par exemple aux brevets US de Menbhen N' 4 593 713; Banks N' 3 096 096; et Schobbe N' 4 498 680. D'autres bagues ou joints annulaires ressemblent dans leur coupe transversale à la lettre D et sont connus sous l'appel- lation de joints "D" ou d'anneaux de piston eD". D'au- tres bagues ou joints circulaires encore présentent une section transversale en forme de chevrons. Les configurations utilisées avec les bagues dé- formables varient également en fonction de l'élément à rendre étanche. Certains inventeurs comme par exemple Tobler, US N' 3 606 358, ont ajouté des épaulements an- nulaires aux éléments concentriques pour créer un évide- ment dans lequel se loge une bague déformable. D'autres inventeurs utilisent des rondelles ou matériaux de gar- nissage pour définir l'évidement dans lequel se loge la bague ou joint annulaire déformable. Ces agencements sont également décrits dans les brevets US de Nelson N' 3 430 990; Polk N' 3 436 085 et Beaudette N' 3 371 936. D'autres inventeurs encore tels que Lissau N' 3 531 132 pratiquent une rainure annulaire dans l'un des éléments concentriques pour créer l'évidement dans lequel se loge la bague déformable. Dans chacune de ces conceptions, la bague déformable forme un joint d'étanchéité qui rend la machine imperméable aux fluides. Aucun des documents de l'art antérieur évoqués ci-dessus n'utilise de bagues déformables en tant que moyens de blocage plutôt que de les utiliser comme moyens d'étanchéité. Les bagues déformables conservent de façon générale leur forme lorsque des forces exté- rieures sont enlevées, contrairement aux fils métalli- ques de blocage qui se déforment par flexion et torsion et posent fréquemment des problèmes lors de l'entretien et du démontage des machines. La présente invention met en oeuvre une bague déformable disposée dans un évide- ment formé par des rainures annulaires opposées dans les deux éléments concentriques, de sorte que la bague dé- formable peut remplacer le fil métallique de blocage et autres mécanismes de blocage. Aucun des documents de l'art antérieur ne décrit cette conception. La présente invention utilise également des rainures dans les deux éléments concentriques pour former un évidement dont la forme en coupe transversale rappelle une larme ou un balle d'arme à feu. Aucun document de l'art antérieur ne décrit ce type de conception. La présente invention met en oeuvre des rainures annulaires en opposition dans les deux éléments concen- triques pour créer un seul et même évidement dans lequel est logée une bague déformable. Ces rainures peuvent présenter en coupe transversale une forme rappelant soit une larme, soit une balle d'arme à feu ou d'autres con- figurations. En raison de son positionnement sur l'interface entre les éléments concentriques, la balle déformable bloque mécaniquement le mouvement par l'un des membres concentriques par rapport à l'autre dans l'une ou l'au- tre direction parallèle à l'interface. Lorsqu'un élément concentrique se déplace axialement par rapport à l'autre élément concentrique, la surface de la balle déformable s'engage dans les côtés des rainures annulaires dans les éléments concentriques et empêche la poursuite du mouve- ment. La présente invention peut par conséquent faire efficacement office de blocage sans entrainer de problè- mes inhérents au fil métallique de blocage. La forme de l'évidement dans lequel est logée la bague déformable peut varier selon les commodités de fa- brication. Dans des modes de réalisation en variante, la présente invention décrit des évidements annulaires en forme de balle d'arme à feu et de larme. Dans chaque mode de réalisation, la bague défor- mable agit comme une barrière mécanique et s'engage dans les côtés des rainures annulaires dans les éléments con- centriques lorsqu'une force est appliquée, force qui dé- placerait l'un des éléments par rapport à l'autre élé- ment. Dans un mode de réalisation préféré, l'invention est utilisée conjointement avec une bague déformable d'étanchéité munie d'un filetage. Par ce mode de réali- sation, une bague déformable fait office de joint d'étanchéité pour rendre l'ensemble du dispositif imper- méable aux fluides et l'autre bague fait office de blo- cage pour empêcher le mouvement. Par conséquent, un objet de la présente inven- tion consiste à fournir un moyen de blocage pour des pièces concentriques de machines. Un objet supplémentaire de la présente invention est de fournir un moyen de blocage dans lequel une bague déformable est disposée entre l'interface d'éléments concentriques. - Un objet supplémentaire de la présente invention est de fournir un moyen de blocage pour des éléments fi- letés concentriques. Un objet supplémentaire de la présente invention est de fournir des moyens de blocage pour les éléments filetés concentriques pour empêcher le mouvement, con- jointement avec des moyens d'étanchéité pour rendre l'ensemble du dispositif imperméable aux fluides. On va maintenant brièvement décrire l'invention & titre d'exemples nullement limitatifs, avec référence aux figures du dessin annexé dans lequel: - la figure 1 est une vue en coupe transversale des éléments concentriques montrant le positionnement de la bague déformable; - la figure 2 est une vue & partir de la base des é6léments concentriques, montrant la position de la bague déformable par rapport & l'interface entre les éléments concentriques; - la figure 3 montre un. mode de réalisation en variante dans lequel on a permuté les formes de rainure annulaires montrées à la figure 1; - la figure 4 est une vue en coupe transversale des éléments concentriques montrant un mode de réalisa- tion en variante, comportant une rainure d'évidement en forme de larme; la figure 5 montre un mode de réalisation en variante dans lequel on a permuté les formes de rainure de la figure 4; - la figure 6 est une vue en coupe transversale qui montre le mode de mise en application de l'invention conjointement avec une bague déformable d'étanchéité fi- letée qui rend le moyen de blocage imperméable aux flui- des. La figure 1 montre de façon détaillée deux élé- ments concentriques typiques 4 et 6. La surface inté- rieure de l'élément concentrique 6 s'oppose à la surface extérieure de l'élément concentrique 4 le long de l'in- terface 14. Sur la surface intérieure de l'élément con- centrique 6 se trouve une rainure annulaire en contre- dépouille 10 dimensionnée pour recevoir la bague défor- mable 2. La largeur de rainure 10 doit être supérieure & la largeur de la bague déformable 2 pour que la bague 2 dispose de suffisamment d'espace pour se déformer et permettre l'assemblage des éléments concentriques. La bague déformable 2 est de façon typique de section transversale circulaire et porte habituellement l'appel- lation de joint en "0", c'est-à-dire de joint torique. Toutefois, en fonction de la forme des rainures annulai- res, on peut employer des bagues déformables de formes différentes. Dans la surface extérieure de l'élément concentrique 4 se trouve une rainure annulaire 8 dotée d'une section transversale arquée ou courbée. La rainure courbée 8 présente un rayon de courbure égal à ou légè- rement supérieur au rayon de courbure de la bague défor- mable 2. La longueur de corde de rainure courbée 8 qui définit la largeur de rainure 8 le long de l'interface 14 ne doit pas être supérieure à la largeur de la rainu- re en contre-dépouille standard 10 dans l'élément con- centrique 8 afin d'obtenir une performance de blocage optimale. Comme cela est montré à la figure 1, les rainu- res 8 et 10 sont disposées en opposition l'une de l'au- tre de sorte qu'elles forment un évidement annulaire 12 dans lequel est logée la bague déformable 2. En fonction du choix des profondeurs relatives pour les rainures 8 et 10, une portion plus ou moins grande de la bague dé- formable 2 sera logée dans chaque élément concentrique. Toutefois, la bague déformable 2 devra s'étendre sur la totalité du volume d'interface entre les deux. rainures annulaires. Lorsque aucune force n'agit sur les éléments concentriques pour provoquer le mouvement axial l'un par rapport à l'autre, la bague déformable 2 est logée dans l'évidement 12 comme cela est montré à la figure 1. Lorsqu'une force extérieure provoque le déplacement des deux éléments concentriques 4 et 6 dans les directions opposées, les côtés des rainures annulaires 8 et 10 coo- pèrent avec la bague déformable 2 et cette dernière fait office de barrière métallique pour empêcher la poursuite du déplacement des éléments concentriques 4 et 6 l'un par rapport à l'autre. La figure 2 est une vue à partir de la base des éléments concentriques 4 et 6 montrant la manière dont la bague déformable 2 recouvre l'interface 14 entre les éléments concentriques 4 et 6. Tandis que la figure 2 montre de façon approximative des épaisseurs égales d'anneaux déformables 2 disposés de chaque côté de l'in- terface 14, dans la pratique les profondeurs relatives des rainures annulaires détermineront l'importance en volume de la bague déformable 2 de chaque côté de l'in-. terface 14. Etant donné que la bague déformable 2 est logée simultanément dans des rainures annulaires dans les deux éléments concentriques 4 et 6, étant ainsi dis- posée sur la totalité de l'interface 14, la bague défor- mable 2 est apte à empêcher mécaniquement le mouvement des éléments concentriques 4 et 6 lorsqu'une force est appliquée, force qui provoquerait un mouvement axial re- latif des éléments concentriques. La figure 3 montre un mode de réalisation en va- riante dans lequel les formes des rainures annulaires dans les éléments concentriques 4 et 6 montrés à la fi- gure 1 ont été modifiées entre les éléments concentri- ques. Dans ce mode de réalisation en variante, la rainu- re courbée 8 de l'élément concentrique 4 à la figure 1 est remplacée par la rainure rectangulaire en contre- dépouille 16 montrée à la figure 3. La rainure rectangu- laire en contre-dépouille 10 dans l'élément concentrique 6 montré à la figure 1 est remplacée par la rainure courbée 18 montrée à la figure 3. Ainsi, les formes de section transversale de rainure ont simplement été per- mutées avec celles des éléments concentriques, tandis que la forme de l'évidement annulaire 12 reste identi- que. L'anneau déformable 2 agit en tant que barrière mécanique pour empêcher le mouvement axial relatif des éléments concentriques 4 et 6 exactement comme dans le mode de réalisation montré à la figure 1. Selon l'appli- cation souhaitée toutefois, l'ensemble du dispositif peut être construit plus facilement en utilisant le mode de réalisation en variante montré à la figure 3. La figure 4 est une vue en coupe transversale d'un mode de réalisation en variante dans lequel l'évi- dement annulaire 12 formé par les rainures dans les élé- ments concentriques 4 et 6 présente une configuration de façon générale rappelant une larme formée à partir d'une rainure courbée et d'une rainure de façon générale coni- que ou triangulaire. Comme cela est montré à la figure 4, la rainure 20 dans l'élément concentrique 4 présente une largeur qui diminue avec la profondeur. L'angle en- tre les parois de rainure 20 est adapté à la dimension de la bague déformable 2 de sorte que cette dernière re- pose dans l'évidement 12 lorsque aucune force n'agit pour déplacer axialement de façon relative les éléments concentriques 4 et 6. La rainure 22 dans l'élément con- centrique 6 est courbée. L'une ou l'autre des rainures peutt être dimensionnée pour permettre l'assemblage des éléments concentriques. Lorsqu'une force est exercée sur l'élément con- centrique 4 ou 6, force qui provoquerait un mouvement axial relatif des éléments concentriques, les côtés des rainures annulaires 20 et 22 coopèrent avec la bague dé- formable 2 et cette dernière fait office de barrière mé- canique pour empêcher la poursuite du déplacement des éléments concentriques 4 et 6 l'un par rapport à l'au- tre. La figure 5 montre un autre mode de réalisation en variante, dans lequel on a permuté les formes de rai- nures annulaires de la figure 4 avec celles des éléments concentriques 4 et 6. La rainure conique 24 se trouve maintenant dans l'élément concentrique 6 et la rainure courbée 26 dans l'élément 4. Ce mode de réalisation fonctionne de la même manière que le mode de réalisation montré à la figure 4. La figure 6 montre la manière dont l'invention peut être appliquée avec des éléments filetés concentri- ques et/ou un joint d'étanchéité déformable. La figure 6 est une vue en coupe transversale montrant le filetage 30 entre les éléments concentriques 4 et 6 et un joint d'étanchéité déformable 32 à l'extrémité du filetage 30. La vibration des éléments concentriques 4 et 6 peut pro- voquer la rotation des éléments concentriques l'un par rapport à l'autre, les déplaçant ainsi axialement l'un par rapport à l'autre grâce au filetage. En variante, un couple appliqué sur l'un ou l'autre élément aurait pour résultat que le filetage ferait avancer les éléments axialement l'un par rapport à l'autre. Comme cela est montré dans les modes de réalisation précédents, ce mou- vement axial des éléments concentriques l'un par rapport à l'autre sera empêché, étant donné que les côtés des rainures annulaires 26 et 24 viennent s'engager dans la bague déformable 2 qui fait office de barrière mécanique pour empêcher la poursuite du mouvement des éléments concentriques. La bague déformable 32 fournit un joint d'étanchéité entre les éléments concentriques 4 et 6 et ne fait pas partie du mécanisme de blocage de la présen- te invention. Bien que les dessins ci-annexés montrent la ba- gue déformable 2 dans la base des éléments concentriques 4 et 6, l'utilité de l'invention n'est pas limitée à ce- ci. Le mécanisme de blocage de la présente invention peut être déplacé sur n'importe quel plan perpendiculai- re à la longueur des éléments concentriques 4 et 6. Différentes modifications peuvent être apportées à l'invention, comme cela apparaîtra à l'homme de l'art, y compris des combinaisons supplémentaires de formes de rainures dans les éléments concentriques intérieurs et extérieurs tels que l'utilisation d'une rainure rectan- gulaire avec une rainure conique. Toutefois, l'une quel- conque de ces modifications entre dans le cadre de l'en- seignement de la présente invention et il est entendu que l'invention n'est limitée que par la portée des re- vendications ci-annexées. REVENDICATIONS 1. Mécanisme de blocage entre éléments concen- triques pour en empêcher le mouvement axial relatif, ca- ractérisé en ce qu'il comprend: a) une rainure annulaire (10) présentant une section transversale sensiblement rectangulaire dans l'élément concentrique intérieur (6) au niveau de l'in- terface de cet élément intérieur (6) avec un élément ex- térieur (4); b) une rainure annulaire (8) dans l'élément con- centrique extérieur (4) au niveau de l'interface de l'élément extérieur avec l'élément intérieur, présentant une largeur le long de l'interface (14) qui n'est pas sensiblement supérieure à la largeur le long de l'inter- face (14) de la rainure annulaire (10) dans l'élément concentrique intérieur (6), cette rainure annulaire étant opposée et immédiate à la rainure annulaire (10) dans l'élément concentrique intérieur (6), de sorte que ces rainures annulaires définissent un évidement annu- laire (12); et c) une bague déformable (2) disposée dans cet évidement annulaire (12). 2. Mécanisme de blocage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la rainure annulaire (8) dans l'élément concentrique extérieur (4) est de section transversale arquée. 3. Mécanisme de blocage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la rainure annulaire (8) dans l'élément concentrique extérieur (4) présente une lar- geur qui diminue sensiblement de façon- linéaire avec la distance à partir de l'interface (14) entre les éléments concentriques (4,6). 4. Mécanisme de blocage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments concentriques (4,6) sont filetés le long d'une portion de leur interface (14). 5. Mécanisme de blocage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la bague déformable (2) est un joint torique. 6. Mécanisme de blocage entre des éléments con- centriques (4,6) pour empêcher le mouvement axial rela- tif, caractérisé en ce qu'il comprend: a) une rainure annulaire (16) présentant une section transversale sensiblement rectangulaire dans l'élément concentrique extérieur (4) au niveau de l'in- terface (14) de cet élément extérieur (4) avec un élé- ment intérieur (6); b) une rainure annulaire (18) dans l'élément concentrique intérieur au niveau de l'interface (14) de l'élément intérieur (6) avec l'élément extérieur (4), présentant une largeur, le long de l'interface (14), qui n'est pas sensiblement supérieure à la largeur le long de l'interface (14) de la rainure annulaire (16) dans l'élément concentrique extérieur (4), cette rainure an- nulaire étant opposée et immédiate à la rainure annulai- re (16) dans l'élément concentrique extérieur (4), de sorte que ces rainures annulaires (16,18) définissent un évidement annulaire (12); et c) une bague déformable (2) disposée dans cet évidement annulaire (12). 7. Mécanisme de blocage selon la revendication 6, caractérisé en ce que la rainure annulaire (18) dans l'élément concentrique intérieur (6) est de section transversale arquée. 8. Mécanisme de blocage selon la revendication 6, caractérisé en ce que la rainure annulaire (18) dans l'élément concentrique intérieur (6) présente une lar- geur qui diminue sensiblement de façon linéaire avec la distance à partir de l'interface (14) entre les éléments concentriques (4,6). 9. Mécanisme de blocage selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel les éléments con- centriques (4,6) sont filetés le long d'une portion de leur interface (14). 10. Mécanisme de blocage selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que la bague déformable (2) est un joint torique. 11. Mécanisme de blocage entre des éléments con- centriques pour en empêcher le mouvement axial relatif, caractérisé en ce qu'il comprend: a) une rainure annulaire dans l'élément concen- trique intérieur au niveau de l'interface de cet élément intérieur avec un élément extérieur; b) une rainure annulaire dans l'élément concen- trique extérieur au niveau de l'interface de cet élément extérieur avec l'élément intérieur dans lequel: (i) la rainure annulaire dans l'élément con- centrique intérieur est opposée et immédiate à la rainu- re annulaire dans l'élément concentrique extérieur de sorte que les deux rainures définissent un évidement annulaire; et (ii) l'évidement annulaire défini par les rainures annulaires présente en coupe transversale sen- siblement la forme d'une larme; et c) une bague déformable disposée dans cet évide- ment annulaire. 12. Mécanisme de blocage selon la revendication 11 dans lequel les éléments concentriques sont filetés le long d'une portion de leur interface. 13. Mécanisme de blocage selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que la bague déformable est une joint torique.