Brevet FR2704529A1 — publié le 19941104

La présente invention concerne une cale destinée à assurer le positionnement et la protection, notamment contre les chocs, de l'extrémité d'un objet à symétrie axiale, plus particulièrement ceux d'allure sensiblement cylindrique, dans un volume d'emballage classique, de type carton ou caisse. Ce problème se pose par exemple pour des moteurs électriques emballés pour être distribués dans les circuits commerciaux usuels. Pour leur transport, ces moteurs sont habituellement placés dans des caisses, et il faut prévoir un moyen pour les maintenir immobiles par rapport aux parois de la caisse et/ou pour les protéger contre les chocs, notamment à l'égard de leurs parties externes en tôles minces qui, sans ces précautions, arriveraient bosselées à destination. Jusqu'à présent, I'une des solutions retenues consistait à emballer préalablement le moteur dans un sac ou une toile en matière plastique, à le placer dans la caisse, puis à injecter de la mousse de polyuréthane de faible densité dans l'espace subsistant entre le moteur et le sac. Dans ce cas, les chocs étaient sinon totalement absorbés, du moins suffisamment amortis pour éviter tout dommage sur les tôles fragiles. Cette solution présente toutefois un inconvénient, à l'heure où toutes les législations dites "écologiques" concernant notamment les emballages s'harmonisent vers une réduction drastique des emballages polluants, et selon lesquels l'emploi d'un tel procédé ne sera bientôt plus possible. Déjà, certains pays avancés imposent au vendeur de se charger de l'élimination de ses propres emballages, selon des normes anti-pollution et de protection de l'environnement extrêmement sévères qui entraînent par conséquent un coût prohibitif pour cette destruction. Economiquement peu viable, légalement bientôt proscrite, la solution classique devra donc être abandonnée dans un futur proche au profit de techniques plus "propres". D'un point de vue simplement pratique, il est à noter que l'emploi de mousse de polyuréthane, même à faible densité, n'offre aucun attrait particulier pour le client obligé de découper et d'extraire la mousse solidifiée autour de l'emballage plastique entourant le moteur, et qui se retrouve avec un volume non négligeable de mousse à éliminer. La présente invention apporte au problème précité une solution qui satisfait à la fois aux impératifs techniques du conditionnement des objets à symétrie axiale de ce type, tels que les moteurs électriques, et aux nouveaux impératifs relatifs à la protection de l'environnement, cette solution consistant dans l'utilisation d'une cale en matériau semi-rigide recyclable, de conception simple et peu coûteuse, et d'utilisation particulièrement commode, quelles que soient les dimensions de l'objet à emballer et à protéger. La conception et la mise en oeuvre de la cale selon l'invention n'exigent aucune qualification particulière, si bien que sa fabrication de manière entièrement automatisée est extrêmement simple et rapide, y compris en grandes séries, pour des dimensionnements variés qui n'entraînent que peu de changements dans la production du fait de la conception spécifique de la cale selon l'invention. Selon le concept de base de l'invention, une cale pour le positionnement d'un objet d'allure cylindrique dans son emballage et sa protection contre les chocs est constituée en premier lieu par pliage et assemblage d'un flan en matériau semirigide prédécoupé et pré raviné de manière à comprendre - une zone centrale destinée à former par enroulement un cylindre externe et, de part et d'autre selon la direction dudit cylindre, - une première zone découpée suivant des créneaux rainés de manière à former par pliages successifs d'une part la paroi d'un cylindre interne de même direction que le cylindre externe et, d'autre part, une butée-support axiale, et - une seconde zone découpée et rainée de façon à obtenir après pliage vers l'intérieur des cylindres une forme comportant un certain nombre de surfaces galbées et des sommets répartis dans un plan unique, améliorant la rigidité radiale et absorbant les chocs axiaux. En second lieu, on insère dans ladite cale, perpendiculairement à la direction du cylindre, une plaque rigide ajustée bloquée dans le cylindre interne, en appui sur la butée-support axiale. Les créneaux de la première zone sont d'une part surmontés d'un triangle à base rainée marquant la butée axiale et comportent d'autre part un double rainage au niveau de leur base de raccordement à la zone centrale, permettant leur repli sur 1800 pour former le cylindre interne. La seconde zone comporte un certain nombre de portions triangulaires successives bordant la zone centrale, dotées d'un rainage consistant en arcs de cercles rejoignant par l'extérieur les deux extrémités des bases desdites portions triangulaires, dont le pliage s'effectue en ramenant leurs sommets vers l'intérieur des cylindres. Selon une caractéristique préférentielle, le nombre de portions triangulaires de la seconde zone est un sous-multiple entier du nombre de créneaux de la première zone. Parmi les formes les plus classiques d'objets à protéger, figurent les dispositifs cylindriques à sections transversales circulaire ou elliptique, les dispositifs prismatiques et plus généralement toute forme ayant une section transversale dont la périphérie est circonscrite dans celle du cylindre interne de la cale. Dans le cas du cylindre à section circulaire, les rainages et les découpes ont une périodicité spatiale suivant ladite directrice, et la plaque rigide est circulaire. Pour une section elliptique, la largeur des créneaux de la première zone est fonction du rayon de courbure de la zone de l'ellipse dans laquelle ils se trouvent. Les dimensions des portions triangulaires de la seconde zone sont également adaptées à leur position sur le pourtour de l'ellipse. Dans les deux cas, on peut respecter une symétrie axiale, I'axe étant l'intersection de deux plans définis par un axe de l'ellipse et la direction du cylindre. Le matériau semi-rigide choisi pour le cadre est préférentiellement biodégradable et, compte tenu des impératifs mécaniques liés au pliage et à l'assemblage, le carton s'avère particulièrement avantageux. Afin d'augmenter la rigidité, on choisit par exemple du carton ondulé. L'invention vise donc à la fois la cale telle que définie ci-dessus et le flan découpé et rainé à partir duquel elle est réalisée par enroulement et repliage, comme il va être décrit en détail ci-après, avec référence au dessin annexé sur lequel - La figure 1 représente le flan en matériau semi-rigide prédécoupé et pré rainé, - La figure 2 est une vue en plongée de la cale en cours d'assemblage, - La figure 3 est une coupe de l'ensemble plié et assemblé, - La figure 4 montre une vue de trois-quart de la cale de l'invention, et - La figure 5 montre le flan plié tel que livré. En référence à la figure 1, on voit clairement que le flan (1) comporte trois zones (Z1), (Z2) et (Z3) à savoir, au milieu, la zone centrale (Z2) et, de part et d'autre suivant l'axe (A) de la cale cylindrique, deux zones prédécoupées et pré rainées (Z1) et (Z3). La zone centrale (Z2) comporte au surplus une patte (2) destinée à raccorder ses deux extrémités latérales, au niveau des génératrices de raccordement, lors du formage du cylindre extérieur, par enroulement du rectangle (Z2). C'est l'exemple du cylindre à section circulaire qui est représenté en figure 1. La zone (Z1) est prédécoupée suivant une première périodicité spatiale P1 de direction perpendiculaire à l'axe (A), c'est à dire suivant le pourtour du cylindre externe. II s'agit d'un crénelage dont chaque créneau (3) est surmonté d'un triangle (4), en l'occurrence isocèle, et doté de trois rainages transversaux parallèles (5), (6) et (7). Bien entendu, la forme en triangle n'est pas fonctionnellement indispensable et d'autres figures pourraient être choisies. La seule exigence concerne la hauteur, qui ne doit pas être supérieure au diamètre du cylindre interne que l'on bâtira par pliage. La base de chaque triangle comporte un rainage (5) unique, alors que la base du crénelage comporte un double rainage (6), (7) dont les tracés sont parallèles. La zone (Z3) présente une seconde périodicité spatiale prédécoupée P2, qui a la forme d'une succession de portions triangulaires (8) dont les sommets sont orientés en sens inverse des sommets des triangles (4). Les extrémités des bases de ces portions triangulaires (8) sont reliées par des lignes de pliage en arc de cercle (9). Selon une solution préférentielle, la périodicité P2 est un sous-multiple entier de la périodicité Pi ; ainsi, en figure 1, on a représenté trois créneaux PI pour un triangle (8) P2. L'examen de la figure 2 permettra de mieux comprendre le pliage et l'assemblage de l'ensemble . la zone centrale (Z2) donne par enroulement naissance au cylindre externe (Ce) et le corps principal (3) de la zone crénelée (Z1) devient le cylindre interne (Ci). L'opération de pliage est extrêmement simple : une fois la face intérieure du volume définie, on effectue des pliages successifs, par exemple en partant de l'extrémité de la zone (Z1) pour aboutir à l'extrémité de la zone (Z3), en suivant les ratinages, sachant que tous les pliages doivent être réalisés vers l'intérieur sauf le premier, et formés suivant un angle d'approximativement 90O par rapport à la surface précédente. Le résultat obtenu est le suivant : les lamelles (3) se présentent rabattues parallèlement à la zone (Z2) en laissant un rebord (B) dont l'épaisseur est sensiblement égale à la distance séparant les rainages (6) et (7); les pointes (4) se trouvent donc alors orientées perpendiculairement à la surface plane de la zone (Z2). De même, les portions triangulaires (8) ont une orientation également sensiblement perpendiculaire audit plan (Z2), mais leurs bases courbées en font des surfaces galbées qui ne sont pas contenues dans un plan. Ensuite, on forme l'enveloppe cylindrique (Ce) en raccordant la patte (2) à l'extrémité (E), ladite patte (2) chevauchant intégralement la zone terminale (E) sur laquelle elle est collée ou fixée par tout autre moyen. Le volume cylindrique intérieur (Ci) est alors formé, mais sa rigidité radiale serait encore insuffisante. Lors de son insertion normalement à l'axe central du cylindre, le disque (D), dont le diamètre est au moins égal au diamètre du cylindre interne (Ci) de manière à plaquer les lamelles (3) contre le cylindre externe (Ce), bute contre le disque constitué par les pointes (4) perpendiculaires au cylindre interne (Ci), et est principalement retenu axialement par l'interpénétration de son bord inférieur (Bi) dans la rainure (5). Le corps cylindrique est alors parfaitement rigide radialement. Il est à noter que la meilleure rigidité est obtenue lorsque l'épaisseur de la bordure (B) annulaire est sensiblement double de l'épaisseur du flan utilisé : il y a alors une réaction radiale lorsqu'on enfonce le disque (D) du fait du contact entre cylindre interne( Ci) et le cylindre externe (Ce). Le disque est ajusté bloqué, et peut être enlevé à tout moment. De leur côté, les triangles (8) galbés, repliés et réunis par l'enroulement de la zone (Z2) concourent à améliorer la rigidité radiale. A ce sujet, on note que, plus le diamètre de la cale s'élève, plus le nombre de triangles (8) augmente ; il est donc nécessaire de trouver un compromis entre ce nombre et le dimensionnement global de la cale. Sa réduction impose un allongement axial, qui n'est pas forcément favorable, et son augmentation ne peut guère dépasser le chiffre 10, du fait des contraintes de rigidification radiale. La figure 3 précise l'aspect général d'une coupe de la cale terminée, avec le disque (D) intérieur rigidificateur. On voit l'ajustement dudit disque (D) dans le cylindre intérieur (Ci) et son positionnement sur les triangles (4), au niveau de la rainure (5). La position des triangles (8) est également mise en évidence. Elle reste stable du fait de la contrainte donnée par les courbes (9). On pourrait modifier la forme des triangles (8), mais en respectant les deux conditions limites suivantes - garder la hauteur des triangles (8) telle qu'au repli, il n'y ait pas de conflit de positionnement entre eux, - conserver les courbes en arc de cercle (9) de manière à préserver leur fonction radialement rigidificatrice. La figure 4 a pour objet de montrer l'aspect du volume terminal fermé de la cale. Les portions triangulaires concaves (8) sont formés de sorte qu'ils sont sensiblement jointifs deux à deux, I'ensemble de leurs sommets constituant à son tour un sommet (S) virtuel centré au milieu des pointes périphériques (I). Celles-ci définissent un plan permettant à cette extrémité fermée de prendre appui sur toute surface plane, compte tenu de la souplesse du positionnement de (S). En cas de chocs axiaux, les triangles (8), du fait de l'existence des courbes (9), peuvent exercer une réaction élastique et assurent en tout état de cause la protection du disque (D) qui n'est pas au contact direct de la cause du choc axial et conserve ainsi sa position relativement au corps cylindrique. Le prédécoupage et le prérainage sont réalisés automatiquement par une machine qui produit par conséquent un flan préparé à la mise en forme. Cette dernière est très simple et rapide. Lors d'un changement des dimensions, il suffit de recalculer les périodicités spatiales, soit homothétiquement, selon le même rapport que les autres parties, soit en rajoutant une ou plusieurs périodes lorsque les spécifications techniques le permettent. La description qui précède rend particulièrement clair le fait que, lorsque la machine a produit son flan, le reste - c'est à dire la mise en forme - n'est plus qu'une simple formalité. L'un des avantages majeurs de l'invention réside dans le fait qu'on peut livrer de grandes quantités de cales prêtes à l'emploi et occupant un volume minimal. Cela apparaît en figure 5 : chaque cale est livrée pliée en deux selon une pliure parallèle à la direction du cylindre, la patte (2) déjà collée sur l'extrémité (E), et la zone (Z1) également partiellement repliée, de sorte qu'à la réception, il suffit d'ouvrir ladite cale aplatie et d'y introduire la plaque (D). Suivant un choix préférentiel, le matériau semi-rigide employé est le carton. Pour ce type d'application, le carton, matériau du passé, redevient d'actualité en période de protection de l'environnement. Sa facilité d'élimination et surtout les possibilités offertes par le recyclage en font un matériau très porteur dans l'optique des nouvelles tendances émergeant en Europe. II est au surplus utilisable sous plusieurs formes, mono ou multicouches, ondulé ou non, selon les propriétés mécaniques requises. Cette souplesse donne à ce choix une prééminence par rapport à d'autres matériaux possibles. Par ailleurs, on notera que ledit objet à protéger peut être de nature quelconque, dès lors qu'il présente une symétrie axiale qui lui permet d'être entouré et maintenu par le cylindre intérieur (Ci). L'application de la cale selon l'invention n'est donc pas limitée à l'emballage des moteurs électriques, mais s'étend à tous les objets fragiles à symétrie axiale, dans tous les domaines de l'industrie. Elle s'avère particulièrement adaptée à la protection d'articles de verrerie (par exemple de laboratoire) ou de poterie. A cet égard, il est bien entendu que les dimensions de la cale selon l'invention sont adaptées, non seulement intérieurement à celles de l'objet, mais extérieurement à celles de l'emballage. Comme indiqué ci-dessus, toute la description qui précède vise une réalisation préférentielle de l'invention, mais celle-ci peut être mise en oeuvre suivant plusieurs variantes déclinées à partir de la définition de base et de la description qui précèdent. Ainsi, selon une variante, le volume intérieur de la cale peut demeurer cylindrique, mais avec une section non circulaire, par exemple elliptique, pour recevoir des objets allongés en forme de cylindres à base elliptique ou de prismes à base polygonale non régulière. Dans ce cas où les objets ne présentent plus une symétrie axiale, la hauteur des pattes (3-4) constituant la zone (Zi) varie suivant une courbe correspondant au développement plan du volume intérieur, tandis que les triangles (8) définissant l'extrémité terminale sont repliés suivant des courbes (9) correspondant alternativement au petit et au grand axe de l'ellipse de base du cylindre, et la plaque D est également elliptique. Un exemple d'objet pouvant être emballé au moyen de ces cales serait celui des silencieux pour échappements d'auto mobiles. Selon une autre variante, la plaque de rigidification est munie de pattes qui se replient vers le haut lorsqu'on insère ladite plaque dans le cylindre interne, et renforcent la protection radiale en se plaquant contre les créneaux dudit cylindre intérieur. Dans la configuration circulaire, lesdites pattes, de même largeur que les créneaux, sont décalés d'une demie largeur par rapport à ceux-ci. Dans tous les cas, le principe de base de l'invention demeure le même, à savoir: - protection latérale de l'objet au moyen d'une double paroi épousant la forme de l'objet, ou lui étant circonscrite, dans le cas où l'objet est délimité par une paroi non arrondie, mais à facettes. - protection terminale de l'objet par un chapeau coiffant soit l'axe de l'objet, soit son plan axial longitudinal, la cale étant dans tous les cas créée à partir d'un flan unique en matériau semi-rigide découpé, enroulé et replié de manière à se conformer à la géométrie dudit objet. REVENDICATIONS 1. Cale destinée à assurer le positionnement et à protéger l'extrémité d'un objet en vue de son emballage dans un volume prismatique, caractérisée en ce qu'elle est constituée en premier lieu par pliage et assemblage d'un flan en matériau semi-rigide prédécoupé et prérainé de manière à comprendre - une zone centrale (Z2) destinée à former par enroulement un cylindre externe (Ce) et, de part et d'autre selon la direction dudit cylindre, - une première zone (Z1) découpée suivant des créneaux (3) rainés de manière à former par pliages successifs d'une part la paroi d'un cylindre interne (Ci) de même direction que le cylindre externe (Ce) et, d'autre part, une butée-support axiale (4, 5), et - une seconde zone (Z3) découpée et rainée de façon à obtenir après pliage vers l'intérieur des cylindres une forme comportant un certain nombre de surfaces galbées (8) et des sommets (I) répartis dans un plan unique, améliorant la rigidité radiale et absorbant les chocs axiaux, et en ce qu'elle est constituée en second lieu par insertion perpendiculairement à la direction du cylindre d'une plaque rigide (D) ajustée bloquée dans le cylindre interne (Ci), en appui sur la butée-support axiale (4, 5). 2. Cale selon la revendication 1, caractérisée en ce que les créneaux (3) de la première zone (Z1) sont d'une part surmontés d'un triangle (4) à base rainée (5) marquant la butée axiale et comportent d'autre part un double rainage (6, 7) au niveau de leur base de raccordement à la zone centrale (Z2), permettant leur repli sur 1800 pour former le cylindre interne (Ci). 3. Cale selon I'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la seconde zone (Z3) comporte un certain nombre de portions triangulaires (8) successives bordant la zone centrale (Z2), dotées d'un rainage (9) consistant en arcs de cercles rejoignant par l'extérieur les deux extrémités (I) des bases desdites portions triangulaires (8), dont le pliage s'effectue en ramenant leurs sommets vers l'intérieur des cylindres. 4. Cale selon l'une des revendications 1 et 3, caractérisée en ce que le nombre de portions triangulaires (8) de la seconde zone (Z3) est un sous-multiple entier du nombre de créneaux (3) de la première zone (Z1). 5. Cale selon l'une des revendications 1 et 4, caractérisée en ce que les cylindres (Ce, Ci) ont une directrice circulaire, les rainages et les découpes des deux zones (Z1, Z3) ont une périodicité spatiale suivant ladite directrice, et la plaque rigide (D) est circulaire. 6. Cale selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le flan (1) et la plaque rigide (D) sont en matériau biodégradable. 7. Cale selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit matériau est un carton ondulé.