Brevet FR2635847A1 — publié le 19900302

La présente invention concerne un joint rotatif à friction convenant plus particulièrement à des composants d'un système hydraulique. Le joint a des applications dans des composants hydrauliques, en particulier dans des robinets à ajutage ayant une position réglable. Le joint répond également au besoin de réunir- une partie mobile, telle qu'un ajutage à position réglable, le bras d'-une douche, etc., à une section fixe, telle qu'un ensemble à robinet. La partie mobile doit pouvoir tourner au moins dans certaines limites par rapport à la partie fixe. Un frottement contrôlé existe entre la partie fixe et la partie mobile d'une manière telle que la manipulation n'est pas gênée mais que la partie mobile est stabilisée dans sa position affectée. La mobilité nécessaire entre les parties est obtenue par un composant opposé, mais doit inclure le moyen permettant de générer un frottement adéquat. Dans le passé, on a obtenu le frottement dans un composant en faisant en sorte qu'une surface en forme d'anneau dans la partie mobile agisse frontalement contre une surface correspondante de la partie fixe, alors que ces surfaces sont poussées l'une contre l'autre sous l'effet d'un ressort. Si l'on considère l'obligation de laisser les passages suffisamment libres pour l'écoulement d'un liquide, ce procédé reste non satisfaisant car les surfaces en forme d'anneau nécessaires-pour générer le frottement doivent avoir une surface de contact grandement réduite et un ressort aux dimensions appropriées ne peut pas développer une force suffisante. Le rayon réduit rend nécessaire d'avoir une pression de contact élevée pour produire un frottement suffisant pour le couple.En outre, cette pression élevée, combinée à la petite valeur des surfaces en forme d'anneau, provoque une détérioration prématurée de ces surfaces. D'autre part, le ressort, par suite de ses petites dimensions, ne maintient pas la haute pression nécessaire car les surfaces annulaires se détériorent. Il permet aux joints de subir une réduction rapide du frottement dans le temps. Cette réduction doit être compensée initialement par un frottement excessif, lequel devient néanmoins rapidement insuffisant. En outre, les parties des joints ne sont maintenues ensemble que par une vis, et le frottement produit transfère un moment, provoquant fréquemment le desserrage de la vis. Ce dont on a besoin est un joint du type indiqué, dans lequel il est possible d'obtenir facilement, avec des procédés économiques et sûrs, un couple de frottement répondant aux demandes, et en outre, un couple qui maintient essentiellement inchangé son caractère, même à l'issue de longues périodes de fonctionnement. Selon un aspect de la présente invention, un joint comprend une première partie tubulaire et une seconde partie tubulaire réunie à la première partie tubulaire et capable de tourner. Un joint est maintenu entre les deux parties tubulaires. Au moins une surface tronconique est formée dans la première partie tubulaire avec un élément de frot tement placé angulairement a un endroit contigu à la seconde partie tubulaire et présentant au moins une surface tronconique complémentaire contre la surface tronconique formée à la première partie tubulaire et en contact avec elle. Une force élastique directe est créée de façon à appliquer une presion de contact entre les surfaces tronconiques complémentaires. Le frottement qui arrête le mouvement des joints est dû à un effet de calage entre au moins deux surfaces tronconiques, et par conséquent est supérieur à ce qu'on obtiendrait de la part de forces élastiques appliquées si les surfaces produisant le frottement étaient rectilignes comme on les rencontre dans l'art antérieur mentionné cidessus. La nature conique des surfaces est à l'origine d'une force de frottement relativement élevée alors qu'il y a application d'une force axiale relativement faible. Cet agencement surmonte facilement les problèmes relatifs à la production de la force élastique, qui ne nécessite même pas l'utilisation d'un ressort. Un élément en matière élastique est suffisant à des fins d'utilisation. Comme les surfaces complémentaires qui produisent le frottement sont de nature conique , cela présente une surface relativement grande par rapport à leur obstruction axiale, et par conséquent donne naissance à une usure limitée et à une stabilité particulière du couplage. D'autre part, l'une des surfaces tronconiques peut être constituée d'un -maté- riau approprié, capable de donner un coefficient de frottement élevé et de provoquer une usure négligeable. Ces facteurs permettent à un joint, de structure relativement simple et économique, d'avoir en même temps une obstruction réduite et de présenter la capacité de produire un couple de frottement élevé destiné à rester sensiblement non modifié dans le temps. D'une façon souhaitable, il y a deux couples de surfaces tronconiques complémentaires, ayant des conicités opposées, et le moyen d'application d'une force de travail élastique entre deux éléments de frottement, chacun avec des surfaces tronconiques. De cette manière, la force élastique et les forces de manoeuvre pour déplacer le bec du robinet n'agissent que sur des parties destinées à développer le couple de frottement. La présente invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante faite en relation avec les dessins ci-joints, dans lesquels la Figure 1 est une vue en perspective à petite échelle d'un robinet qui comporte un joint rotatif auquel la présente invention peut s'appliquer; la Figure 2 est une vue en coupe agrandie d'une section longitudinale d'un joint selon un premier mode de réalisation de la présente invention; la Figure 3 est une vue en coupe prise le long de la ligne III-III de la Figure 2; et la Figure 4 est une vue semblable à celle de la Figure 2, représentant un second mode de réalisation de la présente invention. Le robinet illustré en Figure 1 est un robinet de mélange à une poignée, avec un bec ayant une position pouvant être changée. Le robinet comporte un ensemble à clapet 1, de la surface supérieure 2 duquel sort un levier de commande 3. Un conduit 4 s'étend latéralement à partir de l'ensemble I. Un bec se présente sous la forme d'un C et présente une partie centrale 6, un bras inférieur de courte longueur 5 qui est connecté au conduit 4 du robinet, et un bras supérieur 7 de longueur supérieure au bras inférieur 5, auquel est connectée une tête de distribution 9 comportant une ouverture de sortie 10. La tête 9 est montée sur le bras supérieur 7 de façon å pouvoir tourner autour d'un axe d. Le bras inférieur 5 du bec est relié au conduit 4 du robinet de façon à pouvoir tourner autour d'un axe sensiblement horizontal b.La liaison entre le bras 5 et le conduit 4 doit fournir un frottement suffisant pour permettre au bec de rester dans la position dans laquelle il a été placé par l'utilisateur, sans être mû par son propre poids et/ou par la réaction du flux de fluide. Le joint entre le conduit 4 et l'ensemble l et le bras 5, tournant autour de l'axe b, représente par conséquent un exemple typique d'une connexion auquel on peut appliquer la présente invention. Sous la forme représentée en Figures 2 et 3, les joints de la présente invention sont constitués d'une partie tubulaire fixe 11 à laquelle est connectée une partie tubulaire mobile 14 qui peut tourner. Un joint torique 17 rend étanches les deux parties mobiles l'une par rapport a l'au tre. En liaison avec la Figure 1, la partie fixe 11 correspond au conduit 4 placé fonctionnellement sur l'ensemble 1, alors que la partie mobile 14 correspond à l'extrémité du bras inférieur 5 du tube d'alimentation. Pour des raisons pratiques de description, la partie 11 est définie comme constituant la partie fixe et la partie 14 comme constituant la partie mobile. Cependant, les fonctions des deux parties peuvent être inversées, et comme telle, la partie 14 peut être fixe et la partie 11 peut être mobile. Dans des cas spéciaux, les deux parties peuvent être mobiles. Dans le mode de réalisation décrit ici, la partie fixe 11 fournit une surface tronconique interne 12 et une surface de support 13. De son côté, la partie mobile 14 présente une tige cannelée 15 et une tige filetée 16. Sur la tige cannelée 15, un élément de frottement 18 est inséré qui comporte une surface tronconique 19 complémentaire de la surface tronconique 12 de la partie fixe 11 et placée en contact avec elle. L'élément de frottement 18 peut se déplacer axialement par rapport à la partie mobile 14, de manière à être inséré, et est fixé contre elle lorsqu'il est totalement inséré. L'élément de frottement 18 est fixe par rapport à la partie mobile 14 en ce qui concerne la rotation. Une rondelle 23 est insérée sur la partie mobile 14 et est maintenue contre la surface de support 13 de la partie fixe 11. Un chapeau métallique fileté 22 est vissé et bloqué sur la tige filetée 16 de la partie mobile 14, et maintient la compression contre la rondelle 23 et une bague élastique 24 en caoutchouc ou matériau similaire. La bague élastique 24 comprimée de cette manière applique une force élastique au chapeau 22 qui, à travers la tige filetée 16, la transmet à la partie mobile 14. A partir de là, l'élément de frottement 18 applique à la rondelle 23 une force élastique qui, à travers le support 13, est transmise à la partie fixe 11. A la suite de l'application de cette force, la surface tronconique 19 de l'élément de frottement 18 est maintenue et animée d'un mouvement de rotation contre la surface tronconique 12 de la partie fixe 11. Entre ces deux surfaces, un frottement est produit qui dépend de la force élastique appliquée et de la surface totale formée par la conicité des surfaces 12 et 19.Si les surfaces tronconiques 12 et 19 sont légèremertinclinées par rapport à l'axe de connexion, comme dans le cas de l'exemple illustré, le couple de frottement produit de cette manière est relativement élevé par rapport à la force exercée par la bague élastique 24. En outre, on peut réaliser ltélément de frottement 18 dans un matériau approprié, tel qu'un matériau plastique, un matériau plastique armé de fibres de verre, une céramique ou autre matériau approprié, de façon à conférer un coefficient de frottement élevé et également à provoquer une usure négligeable des surfaces coopérant. Dans la représentation de la Figure 2, le frottement entre le support 13 et la rondelle n'est pas, d'autre part, très élevé, car la force axiale appliquée à l'élément élastique 24 est relativement faible, et que ces parties ne sont pas soumises à une usure appréciable. De préférence, comme cela est illustré, la rondelle 23 est également en contact avec la tige cannelée 18 de la partie mobile 14, de façon à ne pas pouvoir tourner de sorte que le chapeau 22 ne se voit exercer sur lui aucun moment de force . Même en l'absence de cette disposition, le chapeau fileté 22 sera moins enclin à se dévisser ou à se dessèr- rer. Naturellement, la tige cannelée 15 pourrait être, le cas échéant, remplacée par une autre forme d'élément rapporté mobile mais non rotatif, par exemple, de forme polygonale, un accouplement avec clavette, etc.... L'élément élastique 24, comme on l'a indiqué précédemment, peut être une simple bague en caoutchouc ou matériau similaire, mais pourrait naturellement être constitué d'un ressort en forme de coupe ou autre partie élastique équivalente. Dans le mode de réalisation représenté en Figure 4, la partie fixe 31 présente une première surface interne tronconique 32 et une seconde surface interne tronconique 33, dont la conicité est opposée à celle de la première surface. Les deux bases de petit diamètre des surfaces 32 et 33 sont opposées. Pour sa part, la partie mobile 34 est sensiblement identique à celle de la Figure 2 et, comme telle, comporte un joint 37 et présente une tige cannelée 35 et une tige filetée 36. Dans ce cas, sur la tige cannelée 35, deux éléments de frottement 38 et 40 sont insérés, chacun présentant une surface tronconique 39 et 41, respectivement. La surface 39 estle complément de la surface tronconique 32 de la partie fixe 31 est en contact avec elle. La surface 41 est le complément de la surface tronconique 33 de la partie fixe 31 et est placée en contact avec elle. Chaque élément de frottement 38, 40 est mobile axialement par rapport a la partie mobile 34 de manière à être inséré. Mais le premier élément de frottement 38, lorsqu'il est totalement inséré, repose contre la partie mobile 34, alors que le second élément de frottement 40 est mobile en permanence sur la tige cannelée 35. Une rondelle 43 (qui dans le cas présent n'a pas de raison d'être engagée sur la tige 35) est insérée sur la partie mobile 34 et supportée contre le second élément de frottement 40. Un chapeau fileté 42 est vissé et bloqué sur la base filetée 36 de la partie mobile 34, et maintient une bague de matériau élastique 44 (en caoutchouc ou autre matériau similaire) comprimé contre la rondelle 43. Avec cette construction, la bague élastique comprimée 44 applique une force élastique au chapeau 42 qui est transmise à la partie mobile 34 et de là au premier élément de frottement 38. La bague élastique 44 applique également une force élastique à la rondelle 43 qui est transmise au second élément de frottement 40. Par l'accouplement entre les surfaces tronconiques, deux forces égales et opposées sont donc appliquées à la partie fixe 31. Par suite de l'application de ces forces, la surface tronconique 39 du premier élément de frottement 38 est poussée contre la surface tronconique 32 de la partie fixe, alors que la surface tronconique 41 du second élément de frottement 40 est maintenue fixe contre la surface tronconique 33 de la partie fixe 31. Entre ces surfaces tronconiques, un frottement est produit qui dépend de la force élastique appliquée et de la conicité des surfaces, et qui, toutes choses étant égales par ailleurs, est même plus grande que dans le mode de réalisation représenté en Figure 2. En outre, dans le cas présent, chaque transmission d'une force qui ne passe pas par l'intermédiaire des éléments de frottement 38 et 40 est évitée, alors que dans le mode de réalisation précédent il y a une force de contact sous pression entre la rondelle 23 et la surface de support 13. A cause de cela, le second mode de réalisation selon la Figure 4 représente l'application totale du concept de la présente invention, qui est susceptible d'une application partielle au sens indiqué par le mode de réalisation représenté en Figure 2. Naturellement, dans le mode de réalisation de la Figure 4, les mêmes considérations sont valables, qui concernent des modifications possibles, indiquées spécifiquement pour le mode de réalisation de la Figure 2. De plus, on doit remarquer que, si l'on considère la disposition indiquée des surfaces tronconiques, avec les bases de moindre diamètre opposées, ce qu'on considère généralement comme plus souhaitable,on peut utiliser les mêmes surfaces avec les bases plus grandes en opposition. Dans ce cas, les éléments de frottement 38 et 40 pourraient être constitués de davantage de parties séparées, ou sinon être laissés rétractés jusqu'à leur insertion dans le dispositif. En variante, les éléments de frottement peuvent être appliqués sur élément fixe 31 et la force élastique peut être obtenue par une bague élastique vissée sur l'ex- trémité ouverte de l'élément 31. L'élément rotatif 34 peut alors avoir des surfaces tronconiques en une pièce. La présente invention fournit les articulations d'une force hydraulique dans une structure simple et économique. Ayant réduit l'obstruction et augmenté l'espace de passage axial pour l'écoulement du liquide, le degré de frottement peut être préréglé avec précision et rester inchangé même à l'issue d'une longue période d'utilisation. La présente invention ntest pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits. Elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1. Joint rotatif a frottement, destiné plus particulièrement à des éléments de systèmes hydrauliques, caractérisé par une première partie tubulaire (11), une seconde partie tubulaire (14) reliée radialement à la première partie tubulaire, un joint (17) placé entre les deux parties tubulaires, au moins une surface tronconique (12) formée dans la première partie tubulaire, un élément de frottement (18) fixe en matière de rotation sur la seconde partie tubulaire et présentant au moins une surface tronconique (19) complémentaire de la surface tronconique formée dans la première partie tubulaire et mise en contact avec elle et un moyen pour appliquer une pression de contact entre les surfaces tronconiques complémentaires. 2. Joint selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que l'élément de frottement (18) est constitué d'un matériau présentant un coefficient de frottement élevé et une usure faible, comme un matériau plastique, un matériau plastique renforcé de fibres de verre, une céramique ou un matériau similaire. 3. Joint selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que l'élément de frottement (18) est fixe en matière de rotation par rapport à la seconde partie tubulaire sous l'effet d'une liaison annelée (15) entre eux.' 4. Joint selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que le moyen d'application d'une pression de contact comprend une bague (24) de matériau élastique tel que le caoutchouc ou un matériau similaire. 5. Joint selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que le moyen d'application d'une pression de contact comprend une rondelle en forme de coupe (23) ou élément élastique similaire. 6. Joint selon la revendication 1, caractérisé en outre par deux paires de surfaces tronconiques complé mentaires (32, 33) ayant leur conicité orientée dans des directions opposées, et en ce que la pression de contact est transmise par l'intermédiaire de deux éléments de frottement (38, 40), chacun présentant une surface tronconique.