Brevet FR3056654A1 — publié le 20180330

Dispositif d'ancrage de l'extrémité d'une tige pivotante La présente invention se rapporte à un dispositif d'ancrage de l'extrémité d'une tige pivotante sur un support d'installation de contrôle. Un domaine d'application envisagé est notamment, mais non exclusivement, celui des installations de contrôle équipées de vérins hydrauliques pour réaliser des essais de fatigue ou d'endurance de différentes structures déformables. Les structures sont alors montées dans l'installation et amarrées au support. Une ou plusieurs parties de chaque structure est alors reliée au support par l'intermédiaire de vérins hydrauliques. Le dispositif objet de l'invention permet précisément de relier le vérin hydraulique au support ou le vérin hydraulique à la partie de structure. De tels dispositifs connus comprennent d'une part une tige présentant une extrémité et une rotule montée à ladite extrémité de la tige et d'autre part une cage de fixation réglable destinée être montée en position fixe sur le support, la cage de fixation réglable étant destinée à emprisonner la rotule et à appliquer sur elle une contrainte radiale prédéterminée afin d'éviter le jeu entre la rotule et la cage tout en autorisant sa rotation par rapport à la cage. Ainsi, par exemple, le vérin hydraulique comporte une tige de vérin prolongée par ladite tige et son extrémité est équipée de la rotule, tandis que la cage de fixation réglable est reliée au support. Aussi, le vérin comprend un corps cylindrique dans lequel est engagé la tige de vérin et dont l'extrémité opposée est également montée pivotante sur la partie de structure. La tige de vérin est alors alternativement entraînée en extraction et en rétraction selon un grand nombre de cycles, de manière à pouvoir déformer la structure déformable jusqu'à la détérioration et ainsi estimer sa longévité. De la sorte, tandis que la cage de fixation est en position fixe, le vérin exerce sur la tige des mouvements axiaux alternatifs, qui provoquent, outre des efforts axiaux sur la rotule, des mouvements de pivotement de la rotule à l'intérieur de la cage de fixation. Afin d'imprimer un serrage contrôlé à la rotule à l'intérieur de la cage de fixation, il est connu de réaliser cette cage en deux parties et de prévoir d'une part des vis de serrage visant à rapprocher les deux parties l'une de l'autre, et 3056654 2 d'autre part des vis d'entretoisement permettant de former butées au rapprochement des deux parties. De la sorte le serrage de la rotule peut être contrôlé. On se référera au document EP 0114327 B1, lequel décrit un tel dispositif. 5 Toutefois, la mise en oeuvre de ces deux parties et des deux types de vis rend le dispositif à la fois encombrant et malaisé à régler. Aussi, un problème qui se pose et que vise à résoudre la présente invention est de fournir un dispositif qui soit non seulement moins encombrant, mais aussi qui soit plus aisé à régler. 10 Dans ce but, il est proposé un dispositif d'ancrage de l'extrémité d'une tige pivotante sur un support d'installation de contrôle, ledit dispositif d'ancrage comprenant : une tige présentant une extrémité et une rotule montée à ladite extrémité de ladite tige, ladite rotule présentant une première surface sphéroïdale annulaire s'étendant au voisinage de ladite extrémité de tige et une 15 seconde surface sphéroïdale opposée à ladite première surface sphéroïdale ; et, une cage de fixation réglable destinée être montée en position fixe sur ledit support, ladite cage de fixation réglable étant destinée à emprisonner ladite rotule, tandis que les première et seconde surfaces sphéroïdales viennent en appui glissant à l'intérieur de ladite cage de fixation réglable pour autoriser le 20 pivotement de ladite tige selon un mouvement alternatif. Ladite cage de fixation réglable comprend : une douille de réception présentant, d'une part une ouverture et une bordure intérieure délimitant ladite ouverture, et d'autre part un fond opposé à ladite ouverture destiné à recevoir en appui ladite seconde surface sphéroïdale ; et, une bague réglable destinée à venir en prise dans 25 ladite bordure intérieure et à prendre appui contre ladite première surface sphéroïdale annulaire. Ainsi, une caractéristique de l'invention réside dans la mise en oeuvre d'une douille de réception, laquelle vient accueillir la rotule, et d'une bague réglable qui permet d'emprisonner la rotule tout en autorisant le pivotement de 30 la tige. De la sorte, on obtient une cage de fixation bien plus compacte que les deux parties de cage selon l'art antérieur, et de surcroît, le réglage des contraintes radiales exercées sur la rotule est réalisé par le seul réglage de la bague réglable à l'intérieur de la douille. De la sorte, ce réglage est beaucoup 3056654 3 moins complexe. Au surplus, le montage de la rotule à l'intérieur de la douille est plus aisé à réaliser. De surcroît, et selon une caractéristique de l'invention particulièrement avantageuse, ladite bague réglable comprend des organes de blocage en 5 position fixe par rapport à ladite douille de réception. Partant, après que la bague réglable a été réglée, et que les contraintes radiales exercées sur la rotule sont déterminées, on vient alors bloquer la bague réglable en position fixe afin que ces contraintes radiales demeurent constantes. Ainsi, on prédéfinit le jeu fonctionnel entre la rotule et la cage de fixation pour autoriser une 10 rotation, selon un mouvement alternatif, sans jeu de la rotule. De plus, et selon un mode préféré de mise en oeuvre, lesdits organes de blocage sont autobloquants. Selon un mode de mise en oeuvre de l'invention particulièrement avantageux, ladite cage de fixation comprend en outre un premier segment 15 sphérique d'appui installé entre ladite bague réglable et ladite première surface sphéroïdale annulaire. Bien évidemment, la bague réglable prend alors appui contre ladite première surface sphéroïdale annulaire, par l'intermédiaire premier segment sphérique. Un tel segment sphérique, réalisé par exemple dans un matériau synthétique autolubrifiant, permet de diminuer l'usure relative de la 20 rotule et de la bague. Préférentiellement, ladite cage de fixation comprend en outre un second segment sphérique d'appui installé entre ledit fond et ladite seconde surface sphéroïdale annulaire. Un tel second segment sphérique permet de la même façon de freiner l'usure de la rotule et du fond de la douille. Aussi, ledit segment sphérique est préférentiellement réalisé en 25 polyoxyméthylène. Un tel matériau, grâce à un haut degré de cristallinité, présente des caractéristiques mécaniques élevées et adaptées, tant pour le premier segment sphérique que pour le second. Il présente en particulier un faible coefficient de frottement et une très bonne résistance à l'abrasion ce qui est particulièrement requis ici. 30 De plus, et selon un mode de réalisation de l'invention particulièrement avantageux, ladite première surface sphéroïdale annulaire présente un rayon de courbure supérieur au rayon de courbure de ladite seconde surface sphéroïdale opposée. Une telle caractéristique permet notamment, comme on 3056654 4 l'expliquera plus en détail dans la suite de la description, de ménager à l'intérieur de la cage de fixation, une réserve de lubrifiant relativement importante. Aussi, on obtient de la sorte un bon compromis entre la compacité de la pièce et la taille des surfaces de contact. 5 Avantageusement, ladite rotule présente un évidement axial s'étendant selon la direction de ladite tige et débouchant dans ladite seconde surface sphéroïdale. De la sorte, on allège considérablement le poids du dispositif. Cela permet de diminuer par là même, l'énergie à imprimer au vérin. En outre, ladite douille de réception présente une embase opposée à 10 ladite ouverture, ladite embase présentant des oreilles de fixation. Ces oreilles présentent un orifice permettant le passage d'un élément vissable. Par exemple, la douille présente quatre oreilles écartées de 90° les unes des autres pour une parfaite fixation de la douille sur le support. Aussi, ladite bordure intérieure de ladite douille de réception présente un 15 taraudage, tandis que ladite bague réglable présente un filetage périphérique apte à venir en prise dans ledit taraudage. De la sorte, le serrage de la rotule à l'intérieur de la cage de fixation est réalisé par vissage de la bague réglable comme on l'expliquera ci-après. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture 20 de la description faite ci-après d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la Figure 1 est une vue schématique en perspective et en coupe axiale d'un dispositif d'ancrage conforme à l'invention; 25 - la Figure 2 est une vue schématique en coupe axiale d'un premier élément représenté sur la Figure 1 ; - la Figure 3 est une vue schématique en coupe axiale d'un deuxième élément représenté sur la Figure 1 ; - la Figure 4 est une vue schématique en coupe axiale d'un troisième 30 élément représenté sur la Figure 1 ; et, - la Figure 5 est une vue schématique en coupe axiale d'un quatrième élément représenté sur la Figure 1. 3056654 5 La Figure 1 illustre un dispositif d'ancrage 10 conforme à l'invention. Il comprend une douille 12 à l'intérieur de laquelle est installée une rotule 14 prolongeant l'extrémité 16 d'une tige 18. En outre, le dispositif d'ancrage 10 comprend un premier segment sphérique 20 opposé à un deuxième segment 5 sphérique 22 logé à l'intérieur de la douille 12. Il comprend également une bague réglable 24 permettant d'emprisonner la rotule 14 à l'intérieur de la douille 12. On détaillera tout d'abord en référence à la Figure 5 la douille 12 illustrée selon une coupe axiale. La douille 12 présente une embase 25 délimitant un 10 fond 26. Elle présente une ouverture 28 opposée au fond 26 et une bordure intérieure 30 délimitant l'ouverture 28. La bordure intérieure 30 est taraudée. La douille 12 s'étend, dans l'exemple présenté sur la Figure 5, sur une hauteur hl de 77,5 mm et elle définit une cavité 32, laquelle cavité 32 présente un chambrage 34 et une gorge 36 ménagés entre l'ouverture 28 et le chambrage 15 34. Le chambrage 34 définit un épaulement inférieur 35 et un épaulement supérieur opposé 37. Selon un mode particulier de mise en oeuvre, la douille 12 présente un diamètre extérieur sensiblement égal à 68 mm, tandis que l'ouverture 28 présente un diamètre intérieur voisin de 52 mm. Partant, la paroi de la douille 12 présente une épaisseur voisine de 8 mm. 20 La douille 12 présente en outre deux paires d'oreilles 38, 40. Le plan de coupe de la Figure 5 montre une seule paire de deux oreilles 38, 40 diamétralement opposées. Les oreilles 38, 40 présentent des orifices de fixation 42 de manière à pouvoir monter en position fixe la douille 12 sur un support non représenté. Par ailleurs, les oreilles 38, 40 sont renforcées par des 25 nervures 44, 46. De plus, l'embase 25 présente un évidement 48 permettant un meilleur appui des oreilles 38, 40 sur le support. On se reportera maintenant sur la Figure 3 montrant plus en détail le deuxième segment sphérique 22, encore dénommé segment sphérique de fond, destiné à être engagé dans la cavité 32 de la douille 12 coaxialement et 30 en appui dans le fond 26. Aussi, il présente une surface générale externe cylindrique de révolution. Ce deuxième segment sphérique 22 est réalisé en polyoxyméthylène. Ce matériau présente des caractéristiques mécaniques avantageuses en termes de coefficient de frottement et de résistance à 3056654 6 l'abrasion, et ces caractéristiques sont particulièrement recherchées ici. Bien évidemment, tout autre matériau qui présenterait de telles caractéristiques pourrait être mis en oeuvre. Le deuxième segment sphérique 22 présente un premier axe de symétrie 5 A, et une surface sphérique concave 52 étendue autour de l'axe de symétrie A. Dans l'exemple présenté ici, le rayon de la surface sphérique concave 52 est voisin de 22,5 mm. Le deuxième segment sphérique 22 présente un diamètre voisin de 51 mm pour pouvoir être ajusté parfaitement dans le fond 26. De plus, sa hauteur h2 est sensiblement égale à 17 mm de sorte que son bord supérieur 10 vient affleurer l'épaulement inférieur 35 du chambrage 34 comme on l'expliquera ci-après. On décrira plus en détail en référence à la Figure 4, la rotule 14 prolongeant l'extrémité 16 de la tige 18. L'ensemble, rotule 14, tige 18 et extrémité 16, est réalisé d'une seule pièce en matériau métallique. 15 La rotule 14 présente une première surface sphéroïdale annulaire 54 centrée sur un centre C de la rotule 14, et s'étendant autour d'un deuxième axe de symétrie B commun à la tige 18 et à la rotule 14. La première surface sphéroïdale annulaire 54, convexe, s'étend au voisinage de l'extrémité de tige 16. Elle est également définie par un premier rayon R1, d'une valeur de 28 mm 20 dans l'exemple présenté sur la Figure 4. En outre, à partir de l'extrémité de tige 16, selon la direction du deuxième axe de symétrie B, la surface sphéroïdale annulaire 54 s'étend sur une hauteur correspondant sensiblement à la moitié du rayon R1. A l'opposé de la première surface sphéroïdale annulaire 54, par rapport 25 au centre C, s'étend une seconde surface sphéroïdale annulaire 56, laquelle est également convexe. Aussi, elle est centrée sur le centre C. En revanche, elle est définie par un second rayon R2, inférieur au premier rayon R1, et d'une valeur de 22,5 mm. On observera que la seconde surface sphéroïdale annulaire 56 est destinée à venir en appui glissant contre la surface sphérique 30 concave 52 du segment sphérique de fond 50. Partant, le rayon de cette dernière doit être sensiblement identique au second rayon R2 afin d'assurer le mouvement de pivotement autour du centre C. 3056654 7 En outre, la rotule 14 présente un évidement axial 58 d'un diamètre sensiblement égal à 16 mm et qui s'étend jusqu'au niveau de la première surface sphéroïdale annulaire 54. L'évidement axial 58 en débouchant à l'opposé de la tige 18 vient délimiter la seconde surface sphéroïdale annulaire 5 56. Comme on l'expliquera ci-après, cet évidement axial 58 permet d'alléger le poids de la rotule 14, sans obérer ses propriétés mécaniques. Aussi, la rotule 14 présente des portions méplates 57, 59 entre la première surface sphéroïdale annulaire 54 et la seconde surface sphéroïdale annulaire 56. 10 On se reportera de nouveau sur la Figure 1, de manière à décrire plus en détail le montage du dispositif d'ancrage 10 selon l'invention. Ainsi, comme indiqué ci-dessus, le deuxième segment sphérique 22 est engagé dans la cavité 32 de la douille 12 coaxialement et en appui dans le fond 26 de la douille 12. Il est ainsi monté en position fixe selon une direction 15 perpendiculaire à son premier axe de symétrie A. La rotule est engagée à l'intérieur de la cavité 32 également, de manière à ce que sa seconde surface sphéroïdale annulaire 56 soit appliquée contre la surface sphérique concave 52, tandis que la tige 18 s'étend axialement à travers l'ouverture 28 pour s'étendre en dehors de la douille 12. 20 En outre, le premier segment sphérique 20 vient coiffer la rotule 14 il vient s'étendre en appui contre la première surface sphéroïdale annulaire 54. On retrouve le premier segment sphérique 20 sur la Figure 2. Il présente, tout comme le deuxième segment sphérique 22, une surface générale externe de forme cylindrique de révolution. Son diamètre est également voisin de 51 mm 25 en l'espèce. De surcroît, il présente une autre surface sphérique concave 60 dont le rayon est voisin de 28 mm de manière à pouvoir s'appliquer entièrement contre la première surface sphéroïdale annulaire 54 de la rotule 14. Aussi, le premier segment sphérique 20 présente à l'opposé de l'autre surface sphérique concave 60 un bossage 62 définissant un épaulement 30 d'appui 64. On se reportera à nouveau sur la Figure 1, sur laquelle on observera que l'épaulement 64 est situé au niveau de la gorge 36 de la douille 12, tandis que 3056654 8 le bord opposé du segment sphérique 20 vient s'étendre au niveau de l'épaulement supérieur opposé 37 du chambrage 34. De la sorte, la bague réglable 24, laquelle présente un filetage périphérique 66 est montée en prise dans le taraudage de la bordure intérieure 5 30 de la douille 12. En vissant la bague réglable 34 dans la bordure intérieure 30, on porte la bague réglable 24 en appui sur l'épaulement 64 du premier segment sphérique 20. De la sorte, on vient appliquer en une seule opération, un effort sur le premier segment sphérique 20 qui lui-même transmet cet effort à la rotule 14 par l'intermédiaire de sa première surface sphéroïdale annulaire 10 54. Et la rotule 14 transmet cet effort aux deuxièmes segments sphériques 22 par l'intermédiaire de sa seconde surface sphéroïdale annulaire 56. À l'équilibre, le premier segment sphérique 20 et le second segment sphérique 22 exercent, respectivement, des efforts sur la première surface sphéroïdale annulaire 54 et sur la seconde surface sphéroïdale annulaire 56, d'une même 15 intensité rapportée à la surface d'appui. En outre, la bague réglable 24 est équipée d'organes de blocage, avantageusement autobloquants. De la sorte, elle ne peut se dévisser au risque de diminuer les contraintes exercées sur la rotule 14. Par exemple, les organes de blocage autobloquant présentent au moins une vis pointeau 20 montée dans un taraudage axial pratiqué dans l'épaisseur de la bague réglable 24. Le taraudage axial débouche dans un orifice radial débouchant vers l'extérieur de la bague réglable 24. Et l'orifice radial comporte à l'intérieur un piston d'arrêt apte à coopérer avec la vis pointeau. Autrement dit, le vissage de la vis pointeau provoque le mouvement radial du piston d'arrêt qui vient alors 25 en appui contre la bordure intérieure 30. Partant, la bague réglable 24 est maintenue bloquée en rotation par rapport à la douille 12. De plus, la paroi de la douille 12, au niveau du chambrage 34 est équipée d'un orifice de remplissage non représenté. Comme on l'observera sur la Figure 1, un espace annulaire 68 est défini entre la paroi de la douille 12 au 30 niveau du chambrage 34 et, notamment, des portions méplates 57, 59. L'orifice de remplissage débouche alors dans cet espace annulaire 68 de manière à pouvoir le remplir d'un lubrifiant pâteux, par exemple une graisse minérale. 3056654 9 Ainsi, la douille 12, les segments sphériques 20, 22 et la bague 24 forment ensemble la cage de fixation réglable. Par ailleurs, on observera que les dimensions données aux différents éléments du dispositif d'ancrage selon l'invention sont dans une certaine 5 mesure liées les unes aux autres. Aussi, il est prévu à la fois des dispositifs d'ancrage de plus grande dimension, pour pouvoir contrôler des structures imposantes, et aussi des dispositifs d'ancrage de plus petites dimensions pour des structures moins imposantes. Un tel dispositif d'ancrage 10 a alors été testé dans l'une installation de 10 contrôle. La douille 12 était alors montée sur un support, tandis que la tige 18 était le prolongement de la tige d'un vérin. Le vérin exerçait des contraintes sinusoïdales monoaxiales à une fréquence de 15 Hz, selon un effort de +30 kN en poussée et de -45 kN en traction. Le nombre de cycles a été de 107. Durant l'essai, aucun signal acoustique particulier n'a été enregistré et après 15 démontage, les pièces ne présentaient aucune usure particulière. 20 REVENDICATIONS1. Dispositif d'ancrage (10) de l'extrémité d'une tige pivotante sur un support d'installation de contrôle, ledit dispositif d'ancrage (10) comprenant : - une tige (18) présentant une extrémité (16) et une rotule (14) montée à ladite extrémité (16) de ladite tige (18), ladite rotule (14) présentant une première surface sphéroïdale annulaire (54) s'étendant au voisinage de ladite extrémité (16) de tige et une seconde surface sphéroïdale (56) opposée à ladite première surface sphéroïdale ; et, - une cage de fixation réglable destinée être montée en position fixe sur ledit support, ladite cage de fixation réglable étant destinée à emprisonner ladite rotule (14), tandis que les première et seconde surfaces sphéroïdales (54, 56) viennent en appui glissant à l'intérieur de ladite cage de fixation réglable pour autoriser le pivotement de ladite tige (18) selon un mouvement alternatif, caractérisé en ce que ladite cage de fixation réglable comprend : - une douille de réception (12) présentant, d'une part une ouverture (28) et une bordure intérieure (30) délimitant ladite ouverture, et d'autre part un fond (26) opposé à ladite ouverture (28) destiné à recevoir en appui ladite seconde surface sphéroïdale (56) ; et, - une bague réglable (24) destinée à venir en prise dans ladite bordure intérieure (30) et à prendre appui contre ladite première surface sphéroïdale annulaire (54). 2. Dispositif d'ancrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite bague réglable (24) comprend des organes de blocage en position fixe par rapport à ladite douille de réception (12). 3. Dispositif d'ancrage selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits organes de blocage sont autobloquants. 4. Dispositif d'ancrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite cage de fixation comprend en outre un premier segment sphérique d'appui (20) installé entre ladite bague réglable (24) et ladite première surface sphéroïdale annulaire (54). 3056654 11 5. Dispositif d'ancrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite cage de fixation comprend en outre un second segment sphérique d'appui (22) installé entre ledit fond (26) et ladite seconde surface sphéroïdale annulaire (56). 5 6. Dispositif d'ancrage selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit segment sphérique (20, 22) est en polyoxyméthylène. 7. Dispositif d'ancrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite première surface sphéroïdale annulaire (54) présente un rayon de courbure supérieur au rayon de courbure de ladite 10 seconde surface sphéroïdale opposée (56). 8. Dispositif d'ancrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite rotule (14) présente un évidement axial (58) s'étendant selon la direction de ladite tige (18) et débouchant dans ladite seconde surface sphéroïdale (56). 15 9. Dispositif d'ancrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite douille de réception (12) présente une embase (25) opposée à ladite ouverture (28), ladite embase présentant des oreilles de fixation (38, 40). 10. Dispositif d'ancrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 20 9, caractérisé en ce que ladite bordure intérieure (30) de ladite douille de réception (12) présente un taraudage, tandis que ladite bague réglable (24) présente un filetage périphérique apte à venir en prise dans ledit taraudage. 25