Brevet FR2823284A1 — publié le 20021011

La présente invention est relative à un joint articulé destiné, notamment, à relier entre elles deux conduites d'écoulement de fluide liquide ou gazeux. De tels joints sont utilisés dans certains domaines tels que l'aéronautique ou l'automobile lorsqu'il est nécessaire, au montage ou en service, de permettre un débattement angulaire entre deux conduites. On connaît du document FR 2 625 546 un joint articulé permettant d'assurer une telle liaison, comprenant : un embout femelle présentant une extrémité sensiblement sphérique, un embout mâle reçu dans l'embout femelle et présentant un épaulement au voisinage de son extrémité, une bague intérieure enfilée sur ledit embout mâle, dont la face extérieure est sensiblement sphérique, et - un organe élastique de poussée interposé entre ledit embout femelle et ledit embout mâle pour solliciter ledit épaulement en appui contre ladite bague intérieure de manière que la face extérieure de ladite bague intérieure se trouve en appui glissant contre la face intérieure de l'extrémité sensiblement sphérique dudit embout femelle. Ce joint articulé possédant deux degrés de liberté ne peut fonctionner correctement que si s'il y a un contact permanent d'une part entre l'épaulement et la bague et d'autre part entre la face extérieure de la bague et la face intérieure de l'extrémité sensiblement sphérique de l'embout femelle. Or, tout effort axial appliqué à l'embout femelle et/ou mâle ayant tendance à comprimer l'organe élastique est susceptible de rompre le contact susmentionné, ce qui peut conduire à une dégradation de la précision du mouvement de rotation de l'embout mâle par rapport à l'embout femelle, et à l'apparition de vibrations, voire de chocs lors du fonctionnement. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients. On atteint ce but de l'invention avec un joint articulé destiné, notamment, à relier entre elles deux conduites d'écoulement de fluide liquide ou gazeux, comprenant : un embout femelle présentant une extrémité sensiblement sphérique, un embout mâle reçu dans l'embout femelle et présentant un épaulement au voisinage de son extrémité, une bague intérieure enfilée sur ledit embout mâle, dont la face extérieure est sensiblement sphérique, et - un organe élastique de poussée interposé entre ledit embout femelle et ledit embout mâle pour solliciter ledit épaulement en appui contre ladite bague intérieure de manière que la face extérieure de ladite bague intérieure se trouve en appui glissant contre la face intérieure de l'extrémité sensiblement sphérique dudit embout femelle, remarquable en ce qu'il comprend en outre une bague extérieure enfilée sur l'extrémité sensiblement sphérique dudit embout femelle, dont la face intérieure est sensiblement sphérique, et des moyens solidaires dudit embout mâle pour maintenir ladite bague extérieure dans une position où sa face intérieure se trouve en contact glissant avec la face extérieure de l'extrémité sensiblement sphérique dudit embout femelle. Grâce à la bague extérieure maintenue dans une position où sa face intérieure se trouve en contact glissant avec l'extrémité sensiblement sphérique de l'embout femelle, on empêche tout mouvement relatif de cet embout femelle par rapport à l'embout mâle qui aurait tendance à comprimer l'organe élastique. On peut de la sorte conserver un appui franc de la bague intérieure contre la surface intérieure de l'extrémité sensiblement sphérique de l'embout femelle, ce qui permet de s'affranchir des problèmes susmentionnés. Suivant d'autres caractéristiques du joint articulé selon l'invention : lesdits moyens comprennent une pièce annulaire dont une première extrémité est fixée sur ledit embout mâle et dont une deuxième extrémité définit un épaulement maintenant ladite bague extérieure dans ladite position, ladite pièce annulaire comporte une partie intermédiaire sensiblement sphérique complémentaire de l'extrémité sensiblement sphérique dudit embout femelle, - ledit organe élastique est librement en appui à l'une au moins de ses extrémités contre l'un desdits embouts, sans être fixé audit embout, de manière à autoriser une rotation axiale dudit embout par rapport audit organe élastique et à l'autre embout, - ledit organe élastique est choisi dans le groupe comprenant un soufflet élastique, un ressort hélicoïdal, et une rondelle élastique, au moins l'une desdites bagues intérieure et extérieure est formée au moins en partie en métal recouvert d'un dépôt d'un matériau glissant choisi dans le groupe comprenant le PTFE, du graphite et une céramique, au moins l'une desdites bagues intérieure et extérieure comprend une partie coopérant avec l'un desdits épaulements formée dans un matériau choisi dans le groupe comprenant un métal, du graphite et une céramique, et une partie coopérant avec l'extrémité sensiblement sphérique dudit embout femelle, formée dans un matériau glissant tel que le PTFE, - l'un au moins desdits embouts femelle et mâle comprend un guide destiné à favoriser l'écoulement dudit fluide. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé, dans lequel l'unique figure représente une vue en coupe axiale du joint articulé selon l'invention. Toutes les pièces qui vont être décrites dans ce qui suit sont à symétrie de révolution autour de l'axe A du joint (voir figure). Le joint articulé 1 selon l'invention comprend un embout femelle 3 présentant une extrémité sensiblement sphérique 5. L'embout femelle 3 reçoit un embout mâle 7 sur lequel est enfilé une bague intérieure 9 dont la face extérieure, c'est-à-dire la face en appui contre l'extrémité sensiblement sphérique 5, est elle-même sphérique. Le diamètre de la face extérieure de la bague intérieure 9 correspond sensiblement au diamètre de l'extrémité sensiblement sphérique 5. L'extrémité 11 de l'embout mâle 7 comprend un épaulement 13 en forme de collerette formant butée pour la bague intérieure 9. La bague intérieure 9 est de préférence montée libre sur l'embout mâle 7, c'est-à-dire avec un léger jeu. Un organe élastique 15 est interposé entre l'embout femelle 3 et la collerette 13. Cet organe élastique peut être par exemple un soufflet élastique en métal comme cela est représenté sur la figure, ou bien un ressort hélicoïdal, ou bien encore une rondelle élastique (non représentés). Le joint articulé 1 comprend également une bague extérieure 17 enfilée sur l'extrémité sensiblement sphérique 5 de l'embout femelle 3, dont la face intérieure, c'est-à-dire la face en contact avec l'extrémité 5, est elle-même sensiblement sphérique. Le joint articulé 1 comprend en outre des moyens pour maintenir la bague extérieure 17 dans une position où sa face intérieure se trouve en contact glissant avec la face extérieure de l'extrémité sensiblement sphérique 5. Ces moyens peuvent comprendre, comme cela est représenté sur la figure, une pièce annulaire 19 dont une première extrémité 21 est fixée, par exemple par soudage, sur l'embout mâle 7, et dont l'autre extrémité 23 définit un épaulement 25 recevant la bague extérieure 17 de manière à la maintenir en contact glissant avec la face extérieure de l'extrémité sensiblement sphérique 5. Entre ses extrémités 21 et 23, la pièce annulaire 19 comporte une partie intermédiaire 27 sensiblement sphérique, complémentaire de l'extrémité sensiblement sphérique 5 de l'embout femelle 3. Selon une première variante possible, la bague intérieure 9 et/ou la bague extérieure 17 peut être formée au moins en partie en métal recouvert d'un matériau glissant choisi dans le groupe comprenant le PTFE (polytétrafluroéthylène), du graphite et une céramique. Selon une deuxième variante possible, la bague intérieure 9 et/ou la bague extérieure 17 peut comprendre une partie coopérant avec l'épaulement 13 (resp. avec l'épaulement 25) formée dans un matériau choisi dans le groupe comprenant du métal, du graphite et une céramique, et une partie coopérant avec l'extrémité sensiblement sphérique 5 de l'embout femelle 3, formée dans un matériau glissant tel que le PTFE. De manière optionnelle, l'un au moins des embouts femelle 3 et mâle 7 peut comprendre un guide sensiblement cylindrique 31 (resp. 33) fixé coaxialement à l'intérieur de cet embout. Les embouts femelle 3 et mâle 7, la pièce annulaire 19 ainsi que les guides 31,33 peuvent être fabriqués dans un alliage métallique. L'extrémité sensiblement sphérique 5 de l'embout femelle 3 peut être rapportée sur le reste de cet embout par soudage. Les avantages du joint articulé selon l'invention résultent directement de la description qui précède. De par sa géométrie et de par le fait que les bagues intérieure 9 et extérieure 17 puissent glisser par rapport à l'extrémité sensiblement sphérique 5 de l'embout femelle 3, le joint articulé 1 permet un certain débattement angulaire a de l'embout femelle 3 par rapport à l'embout mâle 7. L'organe élastique 15 interposé entre l'embout femelle 3 et la collerette 13 permet d'une part de solliciter cette collerette en appui contre la bague intérieure 9, et d'autre part de solliciter la face extérieure de cette bague intérieure en appui glissant contre la face intérieure de l'extrémité sensiblement sphérique 5 de l'embout femelle 3. On obtient de la sorte l'étanchéité souhaitée vis-àvis du fluide qui est susceptible de circuler à l'intérieur du joint articulé. Lorsque l'embout femelle 3 et/ou mâle 7 est soumis à un effort axial ayant tendance à comprimer l'organe élastique 15, l'étanchéité susmentionnée est susceptible d'être rompue, et l'on risque d'obtenir une dégradation de la précision du mouvement de rotation de l'embout femelle par rapport à l'embout mâle, ainsi qu'une apparition de vibrations, voire de chocs lors du fonctionnement. Grâce à la bague extérieure 17 maintenue par l'épaulement 25 dans une position où sa face intérieure se trouve en contact glissant avec l'extrémité 5 de l'embout femelle 3, on empêche tout mouvement relatif de l'embout femelle 3 par rapport à l'embout mâle 7 qui aurait tendance à comprimer l'organe élastique 5. On peut de la sorte conserver un appui franc de la bague intérieure 9 contre la surface intérieure de l'extrémité sensiblement sphérique 5, ce qui permet de s'affranchir des problèmes susmentionnés. On notera par ailleurs que l'organe élastique 15 permet de rappeler élastiquement les embouts femelle 3 et mâle 7 dans l'alignement l'un de l'autre, du fait que cet organe élastique prend appui contre ces deux embouts. Lorsque cet organe élastique 15 est librement en appui à l'une au moins de ses extrémités contre l'un des embouts femelle 3 ou mâle 7, sans y être fixé, on autorise une rotation axiale de cet embout par rapport à cet organe élastique et à l'autre embout. On obtient de la sorte un joint articulé à trois degrés de liberté. L'utilisation de guides 31, 33 dans le joint selon l'invention permet d'améliorer l'écoulement du fluide dans ce joint. Par ailleurs, l'utilisation d'un matériau glissant tel que le PTFE, le graphite ou une céramique pour former au moins une partie des bagues intérieure 9 et extérieure 17 permet d'éviter le grippage du joint selon l'invention. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté, fourni à titre d'exemple illustratif et non limitatif. REVENDICATIONS 1. Joint articulé (1) destiné, notamment, à relier entre elles deux conduites d'écoulement de fluide liquide ou gazeux, comprenant : - un embout femelle (3) présentant une extrémité sensiblement sphérique (5), - un embout mâle (7) reçu dans l'embout femelle (3) et présentant un épaulement (13) au voisinage de son extrémité, - une bague intérieure (9) enfilée sur ledit embout mâle (7), dont la face extérieure est sensiblement sphérique, et - un organe élastique de poussée (15) interposé entre ledit embout femelle (3) et ledit embout mâle (7) pour solliciter ledit épaulement (13) en appui contre ladite bague intérieure (9) de manière que la face extérieure de ladite bague intérieure (9) se trouve en appui glissant contre la face intérieure de l'extrémité sensiblement sphérique (5) dudit embout femelle (3), caractérisé en ce qu'il comprend en outre une bague extérieure (17) enfilée sur l'extrémité sensiblement sphérique (5) dudit embout femelle (3), dont la face intérieure est sensiblement sphérique, et des moyens (19) solidaires dudit embout mâle (7) pour maintenir ladite bague extérieure (17) dans une position où sa face intérieure se trouve en contact glissant avec la face extérieure de l'extrémité sensiblement sphérique (5) dudit embout femelle (3). 2. Joint articulé (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent une pièce annulaire (19) dont une première extrémité (21) est fixée sur ledit embout mâle (7) et dont une deuxième extrémité (23) définit un épaulement (25) maintenant ladite bague extérieure (17) dans ladite position. 3. Joint articulé (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite pièce annulaire (19) comporte une partie intermédiaire sensiblement sphérique (27) complémentaire de l'extrémité sensiblement sphérique (5) dudit embout femelle (3). 4. Joint articulé (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit organe élastique (15) est librement en appui à l'une au moins de ses extrémités contre l'un desdits embouts (3, 7), sans être fixé audit embout, de manière à autoriser une rotation axiale dudit embout par rapport audit organe élastique et à l'autre embout. 5. Joint articulé (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit organe élastique (15) est choisi dans le groupe comprenant un soufflet élastique, un ressort hélicoïdal, et une rondelle élastique. 6. Joint articulé (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins l'une desdites bagues intérieure (9) et extérieure (17) est formée au moins en partie en métal recouvert d'un dépôt d'un matériau glissant choisi dans le groupe comprenant le PTFE, du graphite et une céramique. 7. Joint articulé (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins l'une desdites bagues intérieure (9) et extérieure (17) comprend une partie coopérant avec l'un desdits épaulements (13,25) formée dans un matériau choisi dans le groupe comprenant un métal, du graphite et une céramique, et une partie coopérant avec l'extrémité sensiblement sphérique (5) dudit embout femelle, formée dans un matériau glissant tel que le PTFE. 8. Joint articulé (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un au moins desdits embouts femelle (3) et mâle (7) comprend un guide (31,33) destiné à favoriser l'écoulement dudit fluide.