Brevet FR3016666A1 — publié le 20150724

La présente invention concerne un dispositif de liaison à rotule. On sait que, pour réaliser une liaison à rotule entre deux pièces mécaniques, un opérateur peut utiliser un dispositif de liaison à rotule, parfois dénommé plus simplement « rotule » ou « rotule de fixation ». Un dispositif de liaison à rotule comporte, généralement, une noix (souvent dénommée « bille ») qui est partiellement sphérique (généralement sous forme d'une sphère tronquée au niveau de deux pôles), ainsi qu'une cage externe. La cage externe est pourvue d'un logement interne dans lequel est logée ladite noix. Avec un tel dispositif de liaison, pour réaliser une liaison à rotule entre deux pièces mécaniques, la cage externe peut être fixée par des moyens usuels à une première pièce mécanique. De même, la noix peut être fixée à une deuxième pièce mécanique, par exemple en utilisant un axe de fixation traversant de part en part la noix sphérique au niveau de ses pôles tronqués. En l'absence de contrainte, la noix présente dans la cage une position neutre selon un axe prédéterminé. Lors d'une action sur la liaison à rotule, la noix peut être amenée dans une position différente de cette position neutre. Il peut être nécessaire, ou tout au moins utile, que la noix retrouve cette position neutre ultérieurement à l'action. La présente invention concerne un dispositif de liaison à rotule comportant une noix au moins partiellement sphérique et une cage pourvue d'un logement interne dans lequel est logée ladite noix, qui permet de réaliser un retour à une telle position neutre. Pour ce faire, selon l'invention, ledit dispositif de liaison à rotule comporte, en plus de la noix et de la cage, une languette de centrage, la languette de centrage présentant une forme générale annulaire comprenant une périphérie annulaire radialement externe, dite périphérie externe, et une périphérie annulaire radialement interne, dite périphérie interne, la périphérie externe de la languette de centrage étant solidaire de la cage et la périphérie interne de la languette de centrage étant insérée dans une rainure pratiquée dans la noix tout autour de sa périphérie, ladite languette de centrage étant élastique et étant agencée de manière à maintenir la noix selon un axe prédéfini dans une position de repos. Ainsi, grâce à l'invention, la languette de centrage maintient la noix du dispositif de liaison dans la position neutre en l'absence d'action ou d'utilisation du dispositif de liaison à rotule, et elle la ramène, grâce à ses propriétés élastiques, dans la position neutre après une action l'ayant amené dans une autre position, comme précisé ci-dessous, tout en autorisant un rotulage (ou déversement). En outre, ledit dispositif de liaison à rotule peut présenter au moins certaines des caractéristiques suivantes, prises individuellement ou en combinaison : - la périphérie interne de la languette de centrage présente, en section transversale, une forme torique ouverte, le rayon de ladite forme torique étant adapté à une forme arrondie du fond de la rainure de la noix ; - la noix est pourvue à des extrémités axiales d'épaulements configurés pour venir en butée d'une partie de structure de la cage lorsque la noix est inclinée par rapport à la cage d'un angle de déversement égal à un angle limite prédéterminé ; - ladite rainure est pratiquée autour de la noix dans un plan qui est orthogonal à un axe de symétrie, et en position de repos, le plan moyen de la languette de centrage est située dans ce plan ; - la languette de centrage comprend sur la périphérie externe une pluralité d'encoches, lesdites encoches étant traversées, chacune, par un élément de fixation ; - la languette de centrage comprend deux parties de languette, de préférence deux demi-languettes, maintenues respectivement par deux parties de cage, de préférence deux demi-cages. La présente invention concerne également un procédé de fabrication d'un dispositif de liaison à rotule, tel que celui décrit ci-dessus. Selon l'invention, ledit procédé de fabrication comprend une suite d'étapes successives consistant : a) à fabriquer séparément la noix pourvue de la rainure, la languette de centrage, et deux parties de cage, de préférence deux demi-cages ; b) à monter la languette de centrage sur la noix et à assembler les deux parties de cage, en entourant la noix et en maintenant la languette de centrage au niveau d'une zone de jonction des deux parties de cage, et à fixer ensemble ces deux parties de cage. Dans un premier mode de réalisation, l'étape b) comprend une opération consistant à monter la languette de centrage à chaud sur la noix restreinte à froid. En outre, dans un deuxième mode de réalisation, l'étape a) comprend une opération consistant à réaliser la languette de centrage en deux parties de languette, et l'étape b) comprend une opération consistant à positionner les deux parties de languette autour de la noix. Par ailleurs, dans un troisième mode de réalisation, l'étape a) comprend une opération consistant à réaliser la languette de centrage avec une découpe radiale, et l'étape b) comprend une opération consistant à positionner la languette de centrage autour de la noix en l'écartant au niveau de la découpe. Les figures annexées feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. Les figures 1 et 2 sont des coupes transversales d'un mode de réalisation particulier d'un dispositif de liaison à rotule, respectivement dans une position de repos et dans une position présentant un angle de déversement. La figure 3 est une vue latérale d'une noix du dispositif de liaison à rotule des figures 1 et 2. La figure 4A est une vue en plan d'une languette de centrage. La figure 4B est une vue en coupe de la languette de centrage, selon la ligne B-B de la figure 4A. Les figures 5A à 5C sont des vues, respectivement en perspective, en plan et en coupe selon la ligne C-C de la figure 5B, d'un mode de réalisation particulier d'un dispositif de liaison à rotule. Le dispositif de liaison 1 permettant d'illustrer l'invention et représenté schématiquement, dans deux positions différentes précisées ci-dessous respectivement sur les figures 1 et 2, est apte à réaliser une liaison à rotule entre deux pièces mécaniques. Pour ce faire, le dispositif de liaison 1 comporte, de façon usuelle : - une cage 2 externe, qui est pourvue d'un orifice traversant formant un logement interne 3 présentant une surface interne 4 ; et - une noix 5 montée dans la cage 2 en étant insérée dans le logement interne 3, la noix 5 présentant une surface externe 6 qui est complémentaire de la surface interne 4 du logement 3 et qui est en contact avec cette dernière. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 1 et 2 notamment, la noix 5 présente une symétrie de révolution autour d'un axe de symétrie X-X. La noix 5 présente une forme de sphère tronquée aux deux extrémités axiales 7 et 8 par rapport à une direction définie par l'axe X-X. La cage 2 présente, quant à elle, un axe de référence L-L correspondant à l'axe de symétrie du logement interne 3. La noix 5 est pourvue, en outre, d'un alésage longitudinal 9 traversant, pratiqué le long de l'axe X-X, dans lequel peut être monté un axe de fixation usuel (non représenté). De façon usuelle, ce dispositif de liaison 1 permet d'articuler deux pièces mécaniques (non représentées) l'une à l'autre. Pour ce faire, la noix 5 du dispositif de liaison 1 peut être solidarisée à une première de ces pièces mécaniques, et la cage 2 peut être solidarisée à la seconde de ces pièces mécaniques. Selon l'invention, la noix 5 est pourvue d'une rainure 10 précisée ci-dessous, qui est pratiquée tout autour de sa périphérie externe, comme représenté par exemple sur la figure 3, et ledit dispositif de liaison 1 comporte, de plus, une languette de centrage 11 (figures 1 et 2). En outre, selon l'invention : - la languette de centrage 11 présente une forme générale annulaire, comme représenté sur la figure 4A, comprenant une périphérie annulaire radialement externe, dite périphérie externe 12, et une périphérie annulaire radialement interne, dite périphérie interne 13 ; - la périphérie externe 12 (sensiblement plane) de la languette de centrage 11 est solidaire de la cage 2 (figure 2) ; - la périphérie interne 13 de la languette de centrage 11 est insérée dans la rainure 10 pratiquée dans la noix 5 tout autour de sa périphérie, comme représenté sur les figures 1 et 2 ; et - la languette de centrage 11 est élastique, c'est-à-dire qu'elle reprend sa forme initiale après avoir été déformée, et elle est agencée de manière à maintenir la noix 5 dans une position neutre et à l'y ramener le cas échéant comme précisé ci-dessous. Cette position neutre est telle que l'axe de symétrie X-X de la noix 5 soit confondu avec l'axe de référence L-L de la cage 2, comme représenté sur la figure 1. Ainsi, grâce à l'invention, la languette de centrage 11 maintient la noix 5 dans la position neutre en absence d'action ou d'utilisation du dispositif de liaison 1. De plus, elle permet par effet ressort de ramener la noix 5 dans la position neutre après qu'une action l'ait amenée dans une autre position, telle que celle représentée sur la figure 2, pour laquelle l'axe X-X est incliné d'un angle de déversement a par rapport à l'axe L-L. Cette caractéristique est utile dans le cas où un découplage de la liaison doit être effectué puis retrouvé plus tard, et ce quoi qu'il arrive entre temps (action extérieure par exemple ou lorsqu'un un opérateur en s'appuyant viendrait modifier la position initiale). Par conséquent, la languette de centrage 11 de type ressort permet d'assurer le maintien en position neutre de la noix 5 tout en autorisant un rotulage grâce à sa souplesse. La périphérie interne 13 de la languette de centrage 11 présente, en section transversale, une forme torique 14 ouverte, comme représenté sur la figure 4B. Cette forme torique 14 peut être déformée, comme représenté sur la figure 2, lors d'une inclinaison de la noix 5 hors de la position neutre. De plus, le rayon de ladite forme torique 14 est adapté à la forme arrondie du fond 10A de la rainure 10 (figure 3), et la périphérie interne 13 de la languette de centrage 11 épouse cette forme, comme visible par exemple sur la figure 5C. Le matériau et l'épaisseur de la languette de centrage 11, obtenue par exemple à partir d'une tôle emboutie, peuvent être choisis en fonction de la rigidité nécessaire au maintien dans l'application envisagée. Par ailleurs, dans un mode de réalisation particulier, la noix 5 est pourvue aux extrémités axiales 7 et 8 d'épaulements 15 et 16, comme représenté par exemple sur la figure 5C. Ces épaulements 15 et 16 sont formés de manière à venir en butée d'une partie de structure 17, 18 de la cage 2, lorsque la noix 5 est inclinée par rapport à la cage 2 de telle sorte que l'axe X-X est incliné d'un angle de déversement limite 3, par exemple 10°, par rapport à l'axe L-L définissant la position neutre. Ces épaulements 15 et 16 sur les flancs de la noix 5 permettent de protéger la languette de centrage 11 d'un blocage en butée. Dans un mode de réalisation préféré, la rainure 10 est pratiquée tout autour de la périphérie externe de la noix 5 dans un plan P qui est orthogonal à l'axe de symétrie X-X, comme représenté sur la figure 3. Ce plan P est positionné le long de l'axe X-X au milieu de la noix 5 de manière à former un plan de symétrie de cette dernière. Ainsi, en position de repos, la languette de centrage 11 est agencée de sorte que son plan moyen est situé dans ce plan P. Dans un mode de réalisation préféré, la noix 5 présente donc la forme d'une sphère tronquée aux pôles (définissant les extrémités axiales 7 et 8) avec une rainure 10 au niveau de l'équateur (signalé par le plan P) de la noix 5. Par ailleurs, ladite languette de centrage 11 comprend sur la périphérie externe 12 une pluralité d'encoches 19, comme représenté sur la figure 4A. Ces encoches 19 sont uniformément réparties autour de la périphérie externe 12. Elles sont destinées à la fixation de la languette de centrage 11 à la cage 2. Pour ce faire, chacune de ces encoches 19 est traversée par un élément de fixation usuel (non représenté) lorsque le dispositif de liaison 1 est assemblé, comme dans la position représentée sur les figures 5A à 5C. Le nombre d'encoches 19 est choisi pour obtenir une solidarisation suffisante. Dans un mode de réalisation particulier, la cage 2 est formée de deux parties de cage 2A et 2B, de préférence deux demi-cages. Chacune de ces parties de cage 2A et 2B est pourvue d'ouvertures longitudinales traversantes 20 et 21. Ces ouvertures longitudinales 20 et 21, ainsi que les encoches 19 sont formées et alignées le long d'un axe E-E parallèle à l'axe L-L (figure 2) de manière que, à chaque fois, un même élément de fixation (non représenté) puisse traverser ces ouvertures 20 et 21 et cette encoche 19 pour solidariser ensemble les deux parties de cage 2A et 2B et la languette de centrage 11. La languette de centrage 11 (combinée à la rainure 10 pratiquée dans la noix 5) telle que décrite ci-dessus, agit donc comme suit : - en position de repos, lorsque le dispositif de liaison 1 n'est pas utilisé, elle maintient la noix 5 dans la position neutre (axes X-X et L-L confondus) ; - elle autorise un rotulage en raison de sa souplesse ; et - elle ramène la noix 5 dans la position neutre après une action ayant généré un déversement (figure 2). Ledit dispositif de liaison 1 peut être utilisé dans de nombreuses applications. En particulier, il peut être utilisé pour le verrouillage d'un capot de soufflante de turbomoteur d'aéronef, dans un système de verrouillage de type « pin latch ». Par ailleurs, pour fabriquer un dispositif de liaison 1, tel que celui décrit ci-dessus, on réalise les opérations suivantes : a) on fabrique séparément la noix 5 pourvue de la rainure 10, la languette de centrage 11, et deux parties de cage 2A et 2B, de préférence deux demi-cages ; b) on monte la languette de centrage 11 sur la noix 5 ; et c) on assemble les deux parties de cage 2A et 2B, en entourant la noix 5 et en maintenant la languette de centrage 11 au niveau d'une zone de jonction 22 (figure 5C) des deux parties de cage 2A et 2B, puis on fixe ensemble ces deux parties de cage 2A et 2B, à l'aide d'éléments de fixation usuels (non représentés) traversant les ouvertures 20 et 21 et les encoches 19 alignées. Plus particulièrement, pour mettre en oeuvre l'étape a) : - la noix 5 est, par exemple, réalisée au tour (voire par estampage/emboutissage d'un tube), ainsi que les deux parties 2A et 2B de la cage 2; et - la languette 11 est, par exemple, réalisée par emboutissage à chaud sur une tôle fine. En outre, concernant l'étape c), les deux parties de cage 2A et 2B, de préférence deux demi-cages, sont fixées par vissage ou sertissage l'une à l'autre autour de l'ensemble formé de la languette de centrage 11 et de la noix 5. Par ailleurs, l'étape b) peut être réalisée de différentes manières. Dans un premier mode de réalisation, l'étape b) consiste à monter la languette de centrage 11 à chaud sur la noix 5 restreinte à froid. En outre, dans un deuxième mode de réalisation, on fabrique la languette de centrage 11 en deux parties de languette, par exemple en deux demi-anneaux. Dans ce second mode de réalisation, l'étape b) consiste à positionner les deux parties de la languette autour de la noix 5 de manière à former la languette de centrage 11, avant la solidarisation mise en oeuvre à l'étape c). Dans une variante de réalisation particulière, on fabrique deux parties de languette, de préférence deux demi-languettes, maintenues par les deux demi-cages. Cela simplifie les formes de languette ainsi que le procédé de réalisation. Par ailleurs, dans un troisième mode de réalisation, on fabrique une languette de centrage qui est ouverte avec une découpe radiale. Dans ce troisième mode de réalisation, l'étape b) consiste à positionner la languette de centrage 11 autour de la noix 5 en l'écartant au niveau de la découpe à la manière d'un circlips. REVENDICATIONS1. Dispositif de liaison à rotule comportant une noix (5) au moins partiellement sphérique et une cage (2) pourvue d'un logement interne (3) dans lequel est logée ladite noix (5), caractérisé en ce qu'il comporte, de plus, une languette de centrage (11), la languette de centrage (11) présentant une forme générale annulaire comprenant une périphérie annulaire radialement externe, dite périphérie externe (12), et une périphérie annulaire radialement interne, dite périphérie interne (13), la périphérie externe (12) de la languette de centrage (11) étant solidaire de la cage (2) et la périphérie interne (13) de la languette de centrage (11) étant insérée dans une rainure (10) pratiquée dans la noix (5) tout autour de sa périphérie, ladite languette de centrage (11) étant élastique et étant agencée de manière à maintenir la noix (5) selon un axe prédéfini dans une position de repos. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la périphérie interne (13) de la languette de centrage (11) présente, en section transversale, une forme torique (14) ouverte, le rayon de ladite forme torique (14) étant adapté à une forme arrondie du fond (10A) de la rainure (10) de la noix (5). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la noix (5) est pourvue à des extrémités axiales (7, 8) d'épaulements (15, 16) configurés pour venir en butée d'une partie de structure (17, 18) de la cage (2) lorsque la noix (5) est inclinée par rapport à la cage (2) d'un angle de déversement égal à un angle limite (13) prédéterminé. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, ladite noix (5) présentant une symétrie de révolution autour d'un axe de symétrie (X-X), caractérisé en ce que ladite rainure (10) est pratiquée autour de la noix (5) dans un plan (P) qui est orthogonal audit axe de symétrie (X-X), et en ce qu'en position de repos, le plan moyen de la languette de centrage (11) est situé dans ce plan (P). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite languette de centrage (11) comprend sur la périphérie externe (12) une pluralité d'encoches (19), lesdites encoches (19) étant traversées, chacune, par un élément de fixation. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite languette de centrage comprend deux parties de languette maintenues respectivement par deux parties de cage de la cage. 7. Procédé de fabrication d'un dispositif de liaison à rotule, tel que celui spécifié sous l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend une suite d'étapes successives consistant : a) à fabriquer séparément la noix (5) pourvue de la rainure (10), la languette de centrage (11), et deux parties de cage (2A, 2B) ; b) à monter la languette de centrage (11) sur la noix (5) et à assembler les deux parties de cage (2A, 2B), en entourant la noix (5) et en maintenant la languette de centrage (11) au niveau d'une zone de jonction (22) des deux parties de cage (2A, 2B), et à fixer ensemble ces deux parties de cage (2A, 2B). 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'étape b) comprend une opération consistant à monter la languette de centrage (11) à chaud sur la noix (5) restreinte à froid. 9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'étape a) comprend une opération consistant à réaliser la languette de centrage (11) en deux parties de languette, et en ce que l'étape b) comprend une opération consistant à positionner ces deux parties de languette autour de la noix (5). 10. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'étape a) comprend une opération consistant à réaliser la languette de centrage (11) avec une découpe radiale, et en ce que l'étape b) comprend une opération consistant à positionner la languette de centrage (11) autour de la noix (5) en l'écartant au niveau de la découpe.