FR2548746A1 - Ball joint which can be immobilised with the aid of just one locking element - Google Patents

Ball joint which can be immobilised with the aid of just one locking element Download PDF

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Abstract

Ball joint including an element 10 with a spherical cavity 11. The cavity 11 houses a basket 15, which is also spherical, which can be connected to a component or appliance. In this basket is arranged a ball 20. Tightening means 23, 24, 26 such as a threaded rod 23, interacting with a nut 26, exert a force tending to move the ball 20 closer to the surface of the cavity 11 so that the basket 15 is trapped between the ball and the surface of the cavity.

Description

ARTICULATION A ROTULE IMMOBILISABLE
A L'AIDE D'UN SEUL ELEMENT DE BLOCAGE.MOVABLE JOINT JOINT
USING A SINGLE LOCKING ELEMENT.

L'invention est relative à une articulation à rotule permettant
un pivotement selon trois degrés de liberté d'une pièce par rapport à
une autre.The invention relates to a ball joint allowing
a pivoting according to three degrees of freedom of a part compared to
another.

Une articulation connue de ce genre comprend une tête sphérique logéé dans une cavité sphérique sensiblement de même diamètre et de même centre que la tête. Pour le blocage de la tête sphérique par rapport à l'élément à cavité - de façon à bloquer une première pièce solidaire de la tête par rapport à une seconde pièce, solidaire de l'élément à cavité - on prévoit habituellement trois organes, un par degré de liberté. Ces moyens de blocage sont complexes,d'un coût de fabrication relativement élevé et peu pratiques pour l'utilisateur qui a trois réglages indépendants à effectuer. A known joint of this kind comprises a spherical head housed in a spherical cavity of substantially the same diameter and the same center as the head. For the blocking of the spherical head relative to the cavity element - so as to block a first piece secured to the head relative to a second piece, secured to the cavity element - three members are usually provided, one per degree of freedom. These blocking means are complex, of a relatively high manufacturing cost and impractical for the user who has three independent adjustments to make.

A titre d'exemple les supports pour appareils photographiques ou pour cameras cinématographiques ou de télévision comportent souvent de telles articulations à rotule pour l'orientation de ces appareils; ces supports sont d'un usage malaisé, qui nécessite un entrainement; cev inconvénient est d'autant plus gênant que les utilisateurs sont généralement des amateurs.By way of example, the supports for photographic cameras or for cinematographic or television cameras often include such ball joints for the orientation of these cameras; these supports are difficult to use, which requires training; this disadvantage is all the more annoying as the users are generally amateurs.

En outre si l'une des pièces solidaire de la tête sphérique ou de l'élément à cavité est un appareil, tel qu'une caméra de télévision ou un détecteur, nécessitant une connexion électrique par fil à d'autres organes situés à distance, ces fils sont toujours difficiles à ranger, fixer ou cacher. Furthermore, if one of the parts secured to the spherical head or to the cavity element is an apparatus, such as a television camera or a detector, requiring an electrical connection by wire to other organs located at a distance, these wires are always difficult to store, fix or hide.

L'invention remédie à ces inconvénients. The invention overcomes these drawbacks.

L'articulation à rotule selon l'invention est du type à élément à cavité sphérique. Elle est caractérisée en ce que cette cavité loge un panier sphérique pouvant pivoter selon trois degrés de liberté dans la cavité; ce panier est fixable à une pièce ou appareil et il loge une bille sphérique, éventuellement tronquée. Des moyens de serrage permettent d'enserrer le panier entre la bille et la surface de la cavité afin de bloquer ce panier par rapport à l'élément à cavité. The ball joint according to the invention is of the type with a spherical cavity element. It is characterized in that this cavity houses a spherical basket which can pivot according to three degrees of freedom in the cavity; this basket can be fixed to a part or device and it houses a spherical ball, possibly truncated. Clamping means make it possible to enclose the basket between the ball and the surface of the cavity in order to block this basket relative to the cavity element.

Les moyens de serrage peuvent être particulièrement simples, notamment à un seul organe de blocage. Pour orienter une pièce ou appareil fixée au panier il suffit de faire pivoter ce panier, selon trois degrés de liberté, puis de bloquer ce dernier à l'aide des moyens de serrage. The clamping means can be particularly simple, in particular with a single locking member. To orient a part or device fixed to the basket, it suffices to rotate this basket, according to three degrees of freedom, then to block the latter using the clamping means.

Dans une réalisation les moyens de serrage sont tels que la force d'application exercée par ces moyens soit variable. In one embodiment, the clamping means are such that the application force exerted by these means is variable.

Les moyens de serrage comprennent, pas exemple, une tige à tête ou embase logée dans la bille et en appui contre une butée dans cette bille; la tige traverse l'élément à cavité sphérique et son extrémité saillant de cet élément coopère avec un organe permettant de déplacer la tige selon sa longueur pour effectuer le serrage. The clamping means comprise, for example, a rod with a head or base housed in the ball and bearing against a stop in this ball; the rod passes through the element with a spherical cavity and its projecting end of this element cooperates with a member making it possible to move the rod along its length to effect tightening.

Dans une réalisation la tige est filetée et coopère avec un écrou, notamment moleté, en appui contre une face dudit élément à cavité sphérique. De préférence, pour faciliter la manipulation, la tige est immobilisée en rotation par rapport à l'élément à cavité. La tige peut être creuse pour permettre le passage de fils électriques provenant d'un appareil fixé au panier ou à l'élément à cavité; de cette manière le rangement du fil est facilité.In one embodiment, the rod is threaded and cooperates with a nut, in particular knurled, bearing against a face of said element with a spherical cavity. Preferably, to facilitate handling, the rod is immobilized in rotation relative to the cavity element. The rod can be hollow to allow the passage of electrical wires coming from an apparatus fixed to the basket or to the cavity element; in this way the storage of the wire is facilitated.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront avec la description de certains de ses modes de réalisation, celle-ci étant effectuée en se référant aux dessins ci-annexés sur lesquels:
- la figure 1 est une vue en coupe d'une articulation selon l'invention, et
- la figure 2 est une vue éclatée montrant, en perspective, les divers composants d'une articulation analogue à celle de la figure 1.Other characteristics and advantages of the invention will appear with the description of some of its embodiments, this being carried out with reference to the attached drawings in which:
FIG. 1 is a sectional view of a joint according to the invention, and
- Figure 2 is an exploded view showing, in perspective, the various components of a joint similar to that of Figure 1.

Dans l'exemple représenté sur les figures l'articulation comprend un élément fixe 10, ci-après désigné par empreinte, qui présente à sa partie inférieure une cavité hémisphérique 1 1 et à sa partie supérieure une face plane 12, horizontale dans l'exemple, de la partie centrale de laquelle est en saillie une couronne circulaire 13 avec un trou central 14 débouchant dans la cavité hémisphérique Il, à son sommet. In the example shown in the figures, the articulation comprises a fixed element 10, hereinafter designated by imprint, which has at its lower part a hemispherical cavity 11 and at its upper part a flat face 12, horizontal in the example. , from the central part of which protrudes a circular crown 13 with a central hole 14 opening into the hemispherical cavity II, at its top.

L'empreinte 10 loge un panier 15 en forme de secteur sphérique dont le diamètre de la surface extérieure est pratiquement égal au diamètre de la cavité hémisphérique 11. Le sommet du panier 15 est tronqué et forme ainsi une ouverture circulaire 16 de diamètre sensiblement supérieur au diamètre du trou 14. De ce bord supérieur 16 partent, vers le bas, quatre fentes verticales 17 de la paroi du panier 15, qui sont régulièrement réparties autour de l'axe du trou 14 et dont les extrémités inférieures 18 sont dans le plan horizontal de plus grand diamètre, c'est-à-dire dans un plan équatorial. The imprint 10 houses a basket 15 in the form of a spherical sector whose diameter of the external surface is practically equal to the diameter of the hemispherical cavity 11. The top of the basket 15 is truncated and thus forms a circular opening 16 of diameter substantially greater than the diameter of the hole 14. From this upper edge 16, go down, four vertical slots 17 of the wall of the basket 15, which are regularly distributed around the axis of the hole 14 and whose lower ends 18 are in the horizontal plane of larger diameter, that is to say in an equatorial plane.

La partie inférieure du panier 15 comporte une collerette horizontale 19 à laquelle est fixable un appareil (non représente') dont la position angulaire doit pouvoir être modifiée ou réglée. The lower part of the basket 15 includes a horizontal flange 19 to which a device (not shown) can be fixed, the angular position of which must be able to be modified or adjusted.

Les fentes 17 confèrent une élasticité à la paroi du panier 15 qui est suffisante pour permettre l'introduction, puis l'emprison nement, dans ce panier d'une bille creuse 20 ouverte et tronquée à sa partie inférieure. Cette bille 20 présente à sa partie supérieure un trou 21 en regard du trou 14 et de même diamètre que ce dernier. The slots 17 give an elasticity to the wall of the basket 15 which is sufficient to allow the introduction, then the imprisonment, in this basket of a hollow ball 20 open and truncated at its lower part. This ball 20 has at its upper part a hole 21 opposite the hole 14 and of the same diameter as the latter.

L'ouverture inférieure 22 de la bille 20 est de diamètre sensiblement supérieur à celui du trou 21.The lower opening 22 of the ball 20 has a diameter substantially greater than that of the hole 21.

Les trous 21 et 14 sont traversés par une tige filetée 23 présentant à sa partie inférieure une embase 24 logée dans la bille creuse 20. La partie supérieure filetée de la tige 23 est en saillie audessus du bossage circulaire i3 de la face supérieure 12 de l'empreinte 10 pour coopérer avec le trou taraudé 25 d'un écrou mo leté 26 comportant, au centre de sa face inférieure 27, un chambrage 28 coiffant le bossage 13. The holes 21 and 14 are traversed by a threaded rod 23 having at its lower part a base 24 housed in the hollow ball 20. The upper threaded part of the rod 23 protrudes above the circular boss i3 of the upper face 12 of the footprint 10 for cooperating with the tapped hole 25 of a knurled nut 26 having, in the center of its lower face 27, a recess 28 covering the boss 13.

La surface externe de la tige 23 présente, à sa partie supérieure, une rainure verticale 30 dans laquelle pénètre une nervure ou ergot 31 en saillie dans le trou 14 de l'empreinte 10.  The external surface of the rod 23 has, at its upper part, a vertical groove 30 into which a rib or lug 31 projecting into the hole 14 of the impression 10 penetrates.

La bille creuse 20 loge, en plus de la partie inférieure de la tige 23 et son embase 24, un ressort spiral 32 disposé dans une ouverture cylindrique 33 juste au-dessous du trou 21 et de plus grand diamètre que ce dernier (figure 1). Ce trou cylindrique 33 présente ainsi un plafond 34 qui est l'épaulement séparant les trous 21 et 33. The hollow ball 20 houses, in addition to the lower part of the rod 23 and its base 24, a spiral spring 32 disposed in a cylindrical opening 33 just below the hole 21 and of larger diameter than the latter (Figure 1) . This cylindrical hole 33 thus has a ceiling 34 which is the shoulder separating the holes 21 and 33.

L'ouverture 33 est toutefois de plus petit diamètre que celui de l'embase 24. Elle est prolongée vers le bas par une autre ouverture cylindrique 35 de même axe que le trou 14 et de diamètre légèrement supérieur à celui de l'embase 24 de façon à loger cette dernière. Les ouvertures 33 et 35 sont séparées par un épaulement 36. L'extrémité inférieure du ressort spiral 32 s'appuie contre la face supérieure de l'embase 24 tandis que l'extrémité supérieure dudit ressort 32 est en appui contre le plafond 34.The opening 33 is, however, of smaller diameter than that of the base 24. It is extended downwards by another cylindrical opening 35 of the same axis as the hole 14 and of diameter slightly greater than that of the base 24 of way to house the latter. The openings 33 and 35 are separated by a shoulder 36. The lower end of the spiral spring 32 bears against the upper face of the base 24 while the upper end of said spring 32 bears against the ceiling 34.

Enfin la tige 23 comporte, selon son axe, un canal 37 traversant également l'embase 24. Ce canal 37 est traversé par des fils électriques sous gaine 38 reliant l'appareil solidaire de la collerette 19 à des organes, non représentés, qui doivent être en communication électrique avec ledit appareil. Finally, the rod 23 has, along its axis, a channel 37 also passing through the base 24. This channel 37 is crossed by electric wires under sheath 38 connecting the device secured to the collar 19 to members, not shown, which must be in electrical communication with said device.

Le fonctionnement est le suivant:
La rotation de l'écrou moleté 26 provoque, selon son sens, le déplacement vers le haut ou vers le bas de la tige 23. Pour le blocage de l'articulation on tourne cet écrou 26 dans le sens.The operation is as follows:
The rotation of the knurled nut 26 causes, according to its direction, the upward or downward movement of the rod 23. To lock the joint, this nut 26 is turned in the direction.

permettant de monter cette tige. Celle-ci ne peut pas tourner par rapport à l'empreinte 10 grâce à la coopération de l'ergot 31 avec la rainure 30. to mount this rod. This cannot rotate relative to the imprint 10 thanks to the cooperation of the lug 31 with the groove 30.

Lorsque l'articulation n'est pas encore bloquée c'est la force élastique du ressort 32 qui applique sur la bille 20 un effort vertical la dirigeant contre la surface de la cavité 11. Le panier 15 est ainsi emprisonné entre la surface externe de la bille 20 et la surfacé de la cavité 11. Toutefois la force du ressort n'est pas suffisante pour permettre un blocage complet. Dans cette condition on peut faire pivoter le panier 15 selon trois degrés de liberté de manière- à orienter l'appareil qui lui est fixé. Une fois ce réglage effectué on continue à tourner la molette 26 pour augmenter la force de serrage. Le blocage est complet lorsque la face supérieure de l'embase 24 entre en contact avec l'épaulement 36. Avant d'atteindre cette position de blocage la force de serrage augmente progressivement car la compression du ressort 32 augmente.Le réglage de la position de l'appareil solidaire de la collerette 19 peut ainsi être effectué avec une dureté de manoeuvre réglable. When the articulation is not yet blocked, it is the elastic force of the spring 32 which applies a vertical force on the ball 20 directing it against the surface of the cavity 11. The basket 15 is thus trapped between the external surface of the ball 20 and the surface of the cavity 11. However, the force of the spring is not sufficient to allow complete blocking. In this condition, the basket 15 can be pivoted according to three degrees of freedom so as to orient the device which is attached to it. Once this adjustment has been made, the dial 26 continues to be rotated to increase the clamping force. The blocking is complete when the upper face of the base 24 comes into contact with the shoulder 36. Before reaching this blocking position the clamping force gradually increases as the compression of the spring 32 increases. the device secured to the flange 19 can thus be carried out with an adjustable operating hardness.

La butée 36 limite la compression du ressort 32, ce qui permet de ne pas détériorer ce dernier, surtout si celui-ci n'est pas un ressort à boulin mais un ressort constitué de rondelles élastiques. The stop 36 limits the compression of the spring 32, which makes it possible not to deteriorate the latter, especially if the latter is not a ball spring but a spring made of elastic washers.

On appréciera également que le passage du conducteur 38 dans le canal 37 facilite la manipulation et autorise le réglage sous tension de l'appareil fixé à la collerette 19. It will also be appreciated that the passage of the conductor 38 in the channel 37 facilitates the handling and allows the adjustment under tension of the device fixed to the flange 19.

Bail:i i'exempl, l'articulation permet le pivotement du panier selon un cône de demi-angle au sommet ol (figure 1), le sommet étant le centre de la bille sphérique 20. Ce pivotement est limité par la butée du bord supérieur 16 du panier 15 contre la tige 23. Lease: i i'exempl, the articulation allows the basket to pivot according to a half-angle cone at the top ol (Figure 1), the top being the center of the spherical ball 20. This pivoting is limited by the edge stop upper 16 of the basket 15 against the rod 23.

oXarticulation selon l'invention peut se prêter à de nombreuses applications. Parrni celles-ci on mentionnera particulièrement la fixation d'un détecteur ou e metteur d'ondes électromagnétiques pour la sécurité des hiens et des personnes (surveillance automatique de locaux) et les trépieds constltuant notamment un support pour matériel audiovisuel tel qu'appareil photographique, ou camera cine matographique ou de télévision.  oXarticulation according to the invention can lend itself to numerous applications. Among these, particular mention should be made of the fixing of an electromagnetic wave detector or emitter for the safety of people and people (automatic surveillance of premises) and the tripods constituting in particular a support for audiovisual equipment such as a camera, or matographic or television camera.

Claims (16)

REVENDICATIONS 1. Articulation à rotule comportant un élément (10) à cavité sphérique (Il), caractérisée en ce que la cavité (11) loge un panier (15) également sphérique, et connectable à une pièce ou appareil, en ce que dans ce panier est disposée une bille (20) et en ce que des moyens de serrage (23, 24, 26) exercent une force tendant à rapprocher la bille de la surface de la cavité (11) afin que le panier (15) soit emprisonné entre cette bille et ladite surface. 1. Ball joint comprising an element (10) with a spherical cavity (II), characterized in that the cavity (11) houses a basket (15) also spherical, and connectable to a part or apparatus, in that in this basket is arranged a ball (20) and in that clamping means (23, 24, 26) exert a force tending to bring the ball closer to the surface of the cavity (11) so that the basket (15) is trapped between this ball and said surface. 2. Articulation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte un moyen (32) pour que la force d'application exercée par les moyens de serrage soit variable. 2. Joint according to claim 1, characterized in that it comprises means (32) so that the application force exerted by the clamping means is variable. 3. Articulation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les moyens de serrage comportent une tige (23) à tête ou embase (24) logée dans la bille (20) et en appui contre une butée (34, 36) dans cette bille (20), cette tige traversant Pélément-(10) à cavité (11), et son -extrémité saillant de cet élément (10) coopérant avec un organe (26) permettant de déplacer la tige selon sa longueur pour effectuer le serrage. 3. Joint according to claim 1 or 2, characterized in that the clamping means comprise a rod (23) with head or base (24) housed in the ball (20) and bearing against a stop (34, 36) in this ball (20), this rod passing through the element (10) with cavity (11), and its protruding end of this element (10) cooperating with a member (26) making it possible to move the rod along its length to effect tightening . 4. Articulation selon la revendication 3, caractérisée en ce que la tige est filetée et en ce que ledit organe (26) est un écrou, de préférence moleté, en appui contre une face (12) dudit élément (10). 4. Joint according to claim 3, characterized in that the rod is threaded and in that said member (26) is a nut, preferably knurled, bearing against a face (12) of said element (10). 5. Articulation selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que la tige (23) est immobilisée en rotation par rapport à l'élément (10) à cavité. 5. Joint according to claim 3 or 4, characterized in that the rod (23) is immobilized in rotation relative to the element (10) with cavity. 6. Articulation selon les revendications 4 et 5, caractérisée en ce que la tige filetée (23) présente à sa périphérie une rainure (30) parallèle à son axe dans laquelle pénètre un ergot ou nervure (31) de l'élément (10) à cavité. 6. Joint according to claims 4 and 5, characterized in that the threaded rod (23) has at its periphery a groove (30) parallel to its axis in which penetrates a lug or rib (31) of the element (10) with cavity. 7. Articulation selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que la tige présente un canal central (37). 7. Joint according to any one of claims 3 to 6, characterized in that the rod has a central channel (37). 8. Articulation selon la revendication 7, caractérisée en ce que le canal central (37) est traversé par un conducteur électrique (38) reliant un organe ou appareil, fixé au panier (15) ou à l'élément (10) à cavité, à d'autres organes ou appareils à distance.  8. Joint according to claim 7, characterized in that the central channel (37) is traversed by an electrical conductor (38) connecting a member or apparatus, fixed to the basket (15) or to the element (10) with cavity, to other remote organs or devices. 9. Articulation selon la revendication 2, caractérisée en ce que pour faire varier la force de serrage ladite articulation comporte 9. Joint according to claim 2, characterized in that to vary the clamping force said joint comprises des moyens pour faire varier la compression d'un ressort (32). means for varying the compression of a spring (32). 10. Articulation selon les revendications 3 et 9, caractérisée 10. Joint according to claims 3 and 9, characterized en ce que le ressort (32) est disposé entre la tête ou embase (24) de in that the spring (32) is disposed between the head or base (24) of la tige (23) et une butée (34) à l'intérieur de la bille (20). the rod (23) and a stop (34) inside the ball (20). 11. Articulation selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle comporte, pour la tête ou embase (24), une seconde butée (36) à l'intérieur de la bille (20) afin de limiter la compression du ressort (32). 11. Joint according to claim 10, characterized in that it comprises, for the head or base (24), a second stop (36) inside the ball (20) in order to limit the compression of the spring (32 ). 12. Articulation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le panier sphérique (15) présente, à l'opposé de sa partie logée dans la cavité (11), une collerette (19) de fixation. 12. Joint according to any one of the preceding claims, characterized in that the spherical basket (15) has, opposite its part housed in the cavity (11), a flange (19) for fixing. 13. Articulation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le panier (15) présente une large ouverture (16) bordée par une paroi élastique pour permettre l'introduction puis le maintien de la bille (20) à l'intérieur du panier. 13. Joint according to any one of the preceding claims, characterized in that the basket (15) has a wide opening (16) bordered by an elastic wall to allow the introduction and then the maintenance of the ball (20) to the inside the basket. 14. Articulation selon la revendication 13, caractérisée en ce que l'élasticité de la paroi du panier (15) est obtenue grâce à des fentes (17) de cette paroi. 14. Joint according to claim 13, characterized in that the elasticity of the wall of the basket (15) is obtained by means of slots (17) of this wall. 15. Articulation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'élément (10) à cavité est fixe et en ce que le panier (15) est pivotant par rapport à cet élément (lu).  15. Joint according to any one of the preceding claims, characterized in that the element (10) with cavity is fixed and in that the basket (15) is pivotable relative to this element (read). 16. Application de l'articulation selon l'une quelconque des revendications précédentes à un support pour appareil photographique ou camera cinématographique ou de télévision ou détecteur eu émetteur d'ondes électromagnétiques, notamment pour la surveillance automatique de locaux.  16. Application of the joint according to any one of the preceding claims to a support for a photographic or cinematographic or television camera or detector or emitter of electromagnetic waves, in particular for automatic surveillance of premises.
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