Brevet FR2683871A1 — publié le 19930521

La présente invention concerne un dispositif de fixation amovible. Quoique non exclusivement, le dispositif selon l'invention est plus particulièrement destiné à assurer le maintien en position d'une charge ou analogue libérable. Bien évidemment, il va de soi que le dispositif pourrait être utilisé dans de nombreuses autres applications dès l'instant où on souhaite maintenir une pièce ou un ensemble de pièces, temporairement, pour le libérer par la suite. Généralement, les dispositifs de fixation amovible comportent une embase à laquelle sont associés des doigts de retenue déplaçables. Ces derniers peuvent occuper une position rapprochée les uns des autres, pour laquelle un organe de liaison peut être verrouillé, ou une position écartée les uns des autres pour laquelle ledit organe de liaison est libéré. La commande des doigts de retenue, par leur passage d'une position vers l'autre, est réalisée mécaniquement et/ou électriquement. Aussi, la présente invention a pour objet de proposer un tel dispositif de fixation amovible de conception originale quant à la commande desdits doigts de retenue déplaçables. A cet effet, le dispositif de fixation amovible, du type comportant une embase à laquelle sont associés des doigts de retenue déplaçables pouvant occuper une position rapprochée les uns des autres, pour laquelle un organe de liaison peut être verrouillé, ou une position écartée les uns des autres pour laquelle ledit organe de liaison est libéré, est remarquable, selon l'invention, en ce qu'il comprend un coulisseau prévu dans ladite embase et susceptible agir sur lesdits doigts de retenue, et un élément pour commander le déplacement dudit coulisseau, réalisé en un alliage à mémoire de forme et autorisant, lorsqu'il est dans le premier de ses deux états stables, le verrouillage dudit organe de liaison par lesdits doigts de retenue alors en position rapprochée grâce audit coulisseau, et, lorsqu'il est dans son second état stable sous l'action de moyens thermiques, le déplacement dudit coulisseau et le passage vers la position écartée desdits doigts de retenue, libérant ledit organe de liaison. Ainsi, grâce à l'invention, le dispositif de fixation amovible est commandé par effet calorifique grâce aux caractéristiques de l'élément réalisé en un alliage à mémoire de forme et agissant, par l'intermédiaire du coulisseau, sur les doigts de retenue. En effet, on sait que les alliages à mémoire de forme présentent la particularité de posséder, à l'état solide, deux structures cristallines stables (l'une en phase austénitique, l'autre en phase martensitique) respectivement dans deux domaines de température différents qui correspondent chacun à une phase spécifique de la structure cristalline de l'alliage et qui sont séparés par une zone intermédiaire dite de température de transition. De la sorte, en fonction de la température, la pièce réalisée en un tel alliage peut prendre deux configurations distinctes stables, de façon réversible. A titre d'exemple, ces alliages sont métalliques, du type nickel-titane ou cuivre-zinc-aluminium, selon les applications. Pour obtenir une pièce ayant ces propriétés à partir d'un tel alliage, le procédé consiste par exemple à réaliser la pièce sous une première forme lorsque sa structure cristalline est en phase austénitique, dans le domaine de température correspondant à cette phase, à refroidir la pièce, en franchissant la zone de température de transition, jusqu'à son domaine de température correspondant à sa phase martensitique, et à lui appliquer une contrainte spécifique pour lui donner une seconde forme. Après le retour à la température ambiante, la pièce conserve cette seconde forme et ses caractéristiques mécaniques sont retrouvées. Une augmentation de température au-delà de la zone de transition permet à la pièce de passer de sa seconde forme vers sa première forme initiale. Dans le dispositif de l'invention, ledit élément de commande, réalisé en un alliage à mémoire de forme, se présente avantageusement sous la forme d'un ressort hélicoïdal, dont les extrémités sont respectivement liées à ladite embase et audit coulisseau. Plus particulièrement, dans son premier état stable, ledit ressort présente une configuration à spires éloignées pour laquelle ledit coulisseau maintient lesdits doigts de retenue en position rapprochée, verrouillant ledit organe de liaison, et, dans son second état stable, ledit ressort présente une configuration à spires jointives pour laquelle ledit coulisseau s'efface desdits doigts de retenue qui peuvent passer vers leur position écartée, libérant ledit organe de liaison. Dans un mode préféré de réalisation, ledit coulisseau et ledit élément de commande sont logés dans un passage axial cylindrique qui est ménagé dans ladite embase et à l'intérieur duquel sont agencés lesdits doigts de retenue associés à ladite embase et entourés par ledit coulisseau, par exemple de section annulaire, et son élément de commande. En particulier, ledit passage axial cylindrique est borgne, terminé par un fond transversal auquel est liée l'une des extrémités dudit élément de commande, dont l'autre extrémité est associée audit coulisseau pour assurer son coulissement dans ledit passage axial. Selon une autre caractéristique, lesdits doigts de retenue peuvent être définis par des tiges s'étendant dans ledit passage axial cylindrique, qui sont liées, par leurs premières extrémités, au fond dudit passage et dont les secondes extrémités sont susceptibles de retenir ledit organe de liaison, par l'intermédiaire dudit coulisseau, qui les presse les unes vers les autres en direction de l'axe longitudinal dudit passage. Pour assurer une fixation équilibrée, lesdits doigts de retenue sont équi-angulairement répartis les uns par rapport aux autres, autour de l'axe longitudinal dudit passage cylindrique. En outre, dans un mode particulier de réalisation, les premières extrémités des tiges sont montées dans des trous débouchants ménagés dans le fond dudit passage, et lesdits tiges sont légèrement coudées de façon que, dans le premier état stable dudit élément de commande, les secondes extrémités libres des tiges convergent en direction de l'axe dudit passage et soient ainsi en position rapprochée les unes des autres pour verrouiller ledit organe de liaison, et que, dans le second état stable dudit élément de commande éloignant ledit coulisseau, lesdites secondes extrémités libres puissent s'écarter les unes des autres et libérer ledit organe de liaison.Dans l'application spécifique au verrouillage d'une charge, le simple poids de celle-ci suffit à éloigner les secondes extrémités des tiges coudées, qui décrivent donc une trajectoire conique, puisque leurs premières extrémités pivotent dans les trous de passage de l'embase. Dans d'autres applications, on pourrait concevoir que les premières extrémités des tiges soient montées dans des rotules, de façon que les secondes extrémités puissent librement osciller en n'exerçant plus d'efforts contre l'organe de liaison lorsque le coulisseau s'est effacé. On pourrait également prévoir des moyens élastiques permettant de rappeler spontanément les secondes extrémités des tiges en position écartée, dès que le coulisseau s'est effacé. Avantageusement, lesdits trous, dans lesquels sont introduites les premières extrémités des tiges, sont inclinés par rapport à l'axe longitudinal dudit passage cylindrique pour converger ensemble en direction dudit axe. Cet agencement évite que les tiges ne soient trop coudées, limitant donc leur encombrement, et favorise le mouvement de pivotement des tiges coudées autour desdits trous de passage. Par ailleurs, lesdites secondes extrémités libres des tiges peuvent être munies respectivement de sphères ou analogues, contre lesquelles s'applique ponctuellement ledit organe de liaison en y étant retenu. Plus particu lièrement, ce dernier est pourvu d'une tête élargie destinée à être saisie par les sphères desdites tiges, ladite tête élargie étant réalisée sous la forme de sphère ou analogue et s'appliquant contre les sphères de retenue desdites tiges. Ainsi, par cette réalisation, organe de liaison est emprisonné dans le dispositif au moyen des sphères terminant les doigts de retenue. Une tige filetée peut être vissée dans le fond dudit passage cylindrique et traversée axialement celui-ci pour servir de butée audit organe de liaison, qui est ainsi coincé entre la tige filetée et les secondes extrémités alors sphériques desdites tiges. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 montre en perspective écorchée le dispositif conforme à l'invention dans sa première position permettant de maintenir une charge. La figure 2 est une coupe longitudinale axiale du dispositif illustré sur la figure 1. La figure 3 montre en perspective écorchée le dispositif selon l'invention dans sa seconde position permettant de libérer la charge. La figure 4 est une coupe longitudinale axiale du dispositif illustré sur la figure 3. Le dispositif de fixation amovible 1, montré sur ces figures 1 à 4, est destiné dans cette application spécifique à maintenir une charge C quelconque, représentée symboliquement, grâce à l'action de doigts de retenue déplacables 2. Ces derniers sont du type pouvant occuper une position rapprochée les uns des autres, pour laquelle la charge C peut être verrouillée (figures 1 et 2), ou une position écartée les uns des autres, pour laquelle ladite charge C est libérée (figures 3 et 4). le dispositif 1 présente, dans ce mode particulier de réalisation, une forme générale de révolution d'axe X-X, et il comporte une embase 3 cylindrique dans laquelle est ménagé un passage axial borgne 4, c'est-à-dire obturé par une face transversale ou un fond 3A et débouchant par la face transversale opposée ouverte 3B. L'axe longitudinal X-X du dispositif est agencé dans cette application spécifique verticalement, de façon que le fond 3A du passage borgne soit tourné vers le haut. Bien évidemment, cette embase 3 peut être rapportée ou faire partie intégrante d'un appareil approprié non représenté, par exemple de type à levage ou autre. Dans le passage 4 de l'embase sont prévus les doigts de retenue déplaçables 2 de la charge C, associés au fond 3A terminant le passage cylindrique borgne 4, de section circulaire. Pour commander les doigts de retenue 2, le dispositif de fixation amovible 1 comprend, selon l'invention, un coulisseau 5 susceptible d'agir à l'encontre desdits doigts, et un élément de commande 6 du coulisseau, réalisé avantageusement en un alliage à mémoire de forme, comme on le verra ultérieurement. Le coulisseau 5 et l'élément de commande 6 sont logés dans le passage axial cylindrique 4 de l'embase, et on voit sur ces figures que le coulis seau 5 présente une forme annulaire, tandis que l'élément de commande 6, réalisé en un alliage à mémoire de forme, est conformé en ressort hélicoïdal, de sorte que le coulisseau 5 et le ressort 6 entourent les doigts de retenue 2. Plus particulièrement, l'une des extrémités 6A du ressort 6 (ou de l'élément de commande dudit coulisseau) est liée à l'embase 3 en étant logée pour cela dans une gorge annulaire hélicoïdale 3C, de section complémentaire de celle du ressort, pratiquée dans le fond 3A de l'embase. Et son autre extrémité opposée 6B est engagée, de façon analogue, dans une gorge annulaire hélicoïdale 5A pratiquée dans le coulisseau 5.Ce montage des extrémités dudit ressort 6 garantit une liaison fiable avec ltem- base 3 et le coulisseau 5. Ce dernier peut coulisser, sous l'action du ressort, le long de la paroi cylindrique 3D délimitant ledit passage 4. Par ailleurs, les doigts de retenue 2 sont définis par des tiges 7, qui sont par exemple au nombre de trois et qui sont régulièrement réparties angulairement les unes par rapport aux autres, autour de 11 axe vertical X-X dudit passage, comme on le voit notamment sur la figure 1. Ces tiges 7 sont suspendues dans le passage cylindrique 4 en étant liées par leurs premières extrémités 7A, alors supérieures, au fond 3A de l'embase, tandis que leurs secondes extrémités 7B, alors inférieures, sont destinées à verrouiller la charge C grâce à l'action de la paroi latérale interne 5B du coulisseau 5, qui les maintient en position rapprochée. Plus particulièrement, les extrémités supérieures 7A des tiges sont logées dans des trous de passage 3E correspondant, ménagés dans le fond 3A de l'embase. Ces trous 3E sont pourvus de frai sures 3F contre lesquelles s'appliquent alors respectivement des têtes évasées 7C terminant les extrémités supérieures 7A des tiges. On remarque également sur la figure 2, que les trous 3E sont légèrement inclinées, identiquement, par rapport à l'axe vertical X-X du passage, de façon que leurs axes géométriques convergent en direction dudit axe vertical X-X, vers la charge c. Quant aux extrémités inférieures 7B des tiges, elles sont pourvues respectivement de sphères 7D rapportées, à titre d'exemple, par vissage sur les tiges 7, et susceptibles d'assurer le verrouillage de la charge C. Par ailleurs, ces tiges 7 sont coudées, légèrement, pour permettre, comme on le verra ultérieurement, leur passage de leur position rapprochée, verrouillant la charge, vers leur position écartée libérant la charge, et réciproquement. La longueur des tiges 7, qui s'étendent dans le passage 4 à l'intérieur du ressort 6 et du coulisseau annulaire 5, est sensiblement analogue à celle de l'embase cylindrique 3, les sphères 7D liées aux tiges 7 venant approximativement à fleur de la face transversale ouverte 3B de l'embase. Le dispositif 1 offre ainsi une compacité appréciable puisque le coulisseau 5, le ressort 6 et les tiges 7 sont logés à l'intérieur du passage axial cylindrique 4 de ladite embase 3. Grâce à l'agencement incliné des trous de passage 3D et au fait que les tiges sont légèrement coudées, les sphères 7D sont proches de l'axe vertical X-X et peuvent ainsi enserrer un élément d'attache 8 de la charge C, tel qu'une sphère 8A terminant le crochet 8B de l'élé- ment 8, destiné à l'accrochage de la charge.Bien évidemment, l'élément d'attache 8 pourrait faire partie intégrante de la charge. Cette sphère 8A est, de préférence, identique dimensionnellement et structurellement aux sphères 7D des tiges 7. Ainsi, la sphère 8A du crochet 8B s'applique ponctuellement sur les trois sphères 7D en y étant supportée.Avantageusement, pour immobiliser en position l'élément d'attache 8, auquel est accrochée la charge C, une tige filetée 9 est vissée dans un trou taraudé 3G prévu axialement dans le fond 3A de l'embase, de sorte que la tige 9 peut s'appliquer ponctuellement contre le sommet de la sphère 8A dudit élément d'attache, de façon opposée aux points d'appui ponctuels définis entre les sphères 7D et la sphère 8A. En réglant axialement cette tige filetée 9, on coince alors la sphère 8A de l'élément d'attache 8, dont la charge C qu'il supporte se répartit sur les trois sphères 7D desdites tiges 7. On voit sur les figures 1 et 2 que le dispositif 1 est dans la position pour laquelle la charge C est immobilisée par les doigts de retenue 2 du dispositif. Pour cela, le ressort hélicoïdal 6, comme on l'a défini préalablement, occupe son premier état stable pour lequel les spires 6C sont espacées les unes des autres. Brièvement, pour obtenir un tel ressort hélicoïdal à partir d'un alliage à mémoire de forme, on réalise tout d'abord le ressort 6 alors en phase austénitique, à la température ambiante, sous sa forme à spires jointives correspondant à son second état stable (telle que représentée sur les figures 3 et 4), puis on le refroidit à une température telle qu'il se trouve en phase martensitique, et on lui applique alors une contrainte de traction pour lui donner ainsi sa forme à spires espacées correspondant à son premier état stable (figure res 1 et 2). Après le retour à la température ambiante, la forme à spires espacées du ressort hélicoïdal est conservée et ses caractéristiques mécaniques retrouvées. Ainsi, en regard des figures 1 et 2, puisque le ressort hélicoïdal 6 occupe son premier état stable à spires 6C espacées, le coulisseau annulaire 5 enserre et presse, par sa paroi latérale -interne 5B, les sphères 7D des tiges, alors maintenues en position rapprochée, qui emprisonnent à leur tour la sphère 8A de l'élément d'attache 8. Cette sphère 8A repose ponctuellement sur les trois sphères 7D en étant, de plus, en butée contre la tige filetée 9. L'élément d'attache 8 est alors fermement coincé, la charge C verrouillée. Pour obtenir la libération de la charge C, on procède à une augmentation de température du ressort 6 au-delà de sa température de transition, c'est-à-dire jusqu'à la température de sa phase austénitique, pour qu'il retrouve la forme qu'il avait dans cette phase. L'augmentation de température du ressort hélicoïdal 6 du dispositif 1 peut être obtenue par tout moyen susceptible d'engendrer un effet thermique approprié.Par exemple, on peut utiliser une composition pyrotechnique ou chimique, un fluide caloporteur, etc... . Ces moyens thermiques, connus en soi, ont été représentés symboliquement par un rectangle 10 sur les figures 2 et 4. Durant le franchissement de la zone de température de transition, comprise entre la température martensitique et la température austénitique, la structure cristalline du ressort hélicoïdal se modifie progressivement de façon que le ressort 6 se contracte jusqu'à ce que ses spires 6C soient jointes. Le ressort est alors dans son second état stable, en phase austénitique. Simultanément, le coulisseau annulaire 5 est tiré par le ressort et coulisse à l'intérieur du passage cylindrique 4 de l'embase, en passant ainsi d'une position éloignée du fond 3A du passage à une position proche du fond. Le changement de forme du ressort 6 s'accompagne d'efforts importants dépendant de ses dimensions, ce qui permet de s'opposer aux frottements mécaniques résultant. De façon concomitante, le coulissement axial du coulisseau 5 dans le passage 4 de l'embase, déterminé par le ressort 6, est tel que sa paroi latérale interne 5B n'est plus au contact des sphères 7D. Celles-ci, n'ayant plus d'appui et sous l'action du poids de la charge C portée par l'élément d'attache 8, s'écartent les unes des autres de l'axe X-X grâce à la forme légèrement coudée des tiges 7, dont les extrémités supérieurs 7A pivotent dans les trous de passage respectifs 3E de l'embase, tandis que les extrémités inférieures 7B, coudées par rapport aux extrémités supérieures, décrivent une trajectoire conique.Les figures 3 et 4 montrent alors la seconde position du dispositif 1 pour laquelle la charge C est libérée puisque les doigts de retenue (tiges) occupent la position écartée rendue possible grâce à l'effacement du coulisseau 5 commandé par le ressort hélicoïdal 6 réalisé en un alliage à mémoire de forme. Le domaine de température, qui régit le changement de forme de l'élément de commande, est fonction bien évidemment de la composition de l'alliage à mémoire de forme, qui peut être par conséquent, choisi dans une large plage. Un abaissement de la température entraîne, par la suite, l'allongement du ressort hélicoïdal jusqu'à sa forme à spires espacées, permettant, par l'intermédiaire du coulisseau et des sphères liées aux tiges, de maintenir une nouvelle charge C. REVENDICATIONS 1. Dispositif de fixation amovible, du type comportant une embase à laquelle sont associés des doigts de retenue déplaçables pouvant occuper une position rapprochée les uns des autres, pour laquelle un organe de liaison peut être verrouillé, ou une position écartée les uns des autres pour laquelle ledit organe de liaison est libéré, caractérisé en ce qu'il comprend un coulisseau (5) prévu dans ladite embase (3) et susceptible d'agir sur lesdits doigts de retenue (2), et un élément (6) pour commander le déplacement dudit coulisseau, réalisé en un alliage à mémoire de forme et autorisant, lorsqu'il est dans le premier de ses deux états stables, le verrouillage dudit organe de liaison (8) par lesdits doigts de retenue (2) alors en position rapprochée grâce audit coulisseau (5), et, lorsqu'il est dans son second état stable sous l'faction de moyens thermiques, le déplacement dudit coulisseau (5) et le passage vers la position écartée desdits doigts de retenue (2), libérant ledit organe de liaison (8). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément de commande, réalisé en un alliage à mémoire de forme, se présente sous la forme d'un ressort hélicoïdal (6) dont les extrémités (6A,6B) sont respectivement liées à ladite embase (3) et audit coulisseau (5). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que, dans son premier état stable, ledit ressort (6) présente une configuration à spires (6C) éloignées pour laquelle ledit coulisseau (5) maintient lesdits doigts de retenue (2) en position rapprochée, verrouillant ledit organe de liaison, et, dans son second état stable, ledit ressort présente une configuration à spires (6C) jointives, pour laquelle ledit coulisseau (5) s'efface desdits doigts de retenue (2) qui peuvent passer vers leur position écartée, libérant ledit organe de liaison. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit coulisseau (5) et ledit élément de commande (6) sont logés dans un passage axial cylindrique (4), qui est ménagé dans ladite embase (3) et à l'intérieur duquel sont agencés lesdits doigts de retenue (2) associés à ladite embase et entourés par ledit coulisseau et son élément de commande. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit passage axial cylindrique (4) est borgne, terminé par un fond transversal (3A) auquel est liée l'une des extrémités dudit élément de commande (6), dont l'autre extrémité est associée audit coulisseau (5) pour assurer son coulissement dans ledit passage axial. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits doigts de retenue (2) sont définis par des tiges (7) s'étendant dans ledit passage axial cylindrique (4), qui sont liées, par leurs premières extrémités (7A), au fond (3A) dudit passage et dont les secondes extrémités (7B) sont susceptibles de retenir ledit organe de liaison (8) par l'intermédiaire du coulisseau (5) qui les presse les unes vers les autres en direction de l'axe longitudinal dudit passage (4). 7. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que lesdits doigts de retenue (2) sont équi-angulairement répartis les uns par rapport aux autres, autour de l'axe longitudinal (X-X) dudit passage cylindrique (4). 8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les premières extrémités (7A) des tiges (7) sont montées dans des trous débouchants (3E) ménagés dans le fond (3A) dudit passage, et en ce que lesdites tiges (7) sont légèrement coudées de façon que, dans le premier état stable dudit élément de commande, les secondes extrémités libres (7B) des tiges convergent en direction de l'axe dudit passage (4) et soient ainsi en position rapprochée les unes des autres pour verrouiller ledit organe de liaison, et que, dans le second état stable dudit élément de commande (6) éloignant ledit coulisseau (5), lesdites secondes extrémités libres (7B) puissent s'écarter les unes des autres et libérer ledit organe de liaison. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits trous (3E), dans lesquels sont introduites les premières extrémités (7A) des tiges, sont inclinés par rapport à l'axe longitudinal (X-X) dudit passage cylindrique (4) pour converger ensemble en direction dudit axe. 10. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que lesdites secondes extrémités libres (7B) des tiges sont munies respectivement de sphères (7D) contre lesquelles s'applique ponctuellement ledit organe de liaison (8) en y étant retenu. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit organe de liaison (8) est pourvu d'une tête élargie (8A) destinée à être saisie par les sphères desdites tiges, ladite tête élargie (8A) étant réalisée sous la forme de sphère ou analogue et s'appliquant contre les sphères de retenue (7D) desdites tiges. 12. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 11, caractérisé en ce qu'une tige filetée (9) est vissée dans le fond (3A) dudit passage cylindrique et traverse axialement celui-ci-pour servir de butée audit organe de liaison, qui est ainsi coincé entre la tige filetée (9) et les secondes extrémités (7B) desdites tiges.