Brevet FR2724698A1 — publié le 19960322

La présente invention concerne une goupille élastique cylindrique creuse pouvant servir d'axe creux pour supporter une pièce ayant un alésage cylindrique ou pour l'assemblage d'au moins deux pièces présentant des alésages cylindriques alignés. On connaît des goupilles élastiques destinées à être engagées dans un ou plusieurs alésages alignés dont le diamètre est inférieur à celui de la goupille à l'état libre. Elles sont constituées par une feuille d'un matériau élastique enroulée de manière à former un cylindre présentant une fente le long d'une génératrice. Le diamètre d'une telle goupille de l'art antérieur peut ainsi se réduire élastiquement lorsqu'elle est montée, par le rétrécissement de ladite fente. Le diamètre de cette goupille diminue sur la totalité de sa longueur et la goupille est maintenue en position par serrage, du fait qu'elle tend vers le diamètre qu'elle présente à l'état libre. Les bords de la fente sont en général rectilignes. Ils peuvent aussi être en forme de dents de scie ou en forme de sinusoïde. Dans tous les cas, ils ne concernant qu'une zone étroite le long de la fente. Les goupilles cylindriques de l'art antérieur ne permettent toutefois pas un contact parfait entre la surface externe de la goupille et la surface interne des alésages, du fait que ni la goupille ni les alésages ne sont parfaitement cylindriques. Le serrage qui en résulte n'est donc pas parfaitement uniforme, et les pièces en contact ont des zones d'usure irrégulières. La présente invention a pour but de fournir une goupille sensiblement cylindrique creuse qui permet d'améliorer le contact entre la goupille et les alésages, dans laquelle des zones sont dissociées le long d'une génératrice, de manière que chaque zone de la goupille s'adapte au mieux à la zone de l'alésage avec laquelle elle est en contact. C'est pourquoi la présente invention a pour objet une goupille sensiblement cylindrique constituée par une feuille qui a quatre côtés, qui est constituée par un matériau élastique, et qui est enroulée autour d'un axe de manière à former au moins une spire, caractérisée en ce qu'un premier côté et un deuxième côté de la feuille, parallèles entre eux et de même longueur p, représentent un premier et un deuxième côtés parallèles d'un rectangle, la distance 1 entre ces deux côtés parallèles correspondant à la longueur de la goupille ; un troisième côté est convexe et comprend une ou plusieurs portions courbes et/ou une ou plusieurs portions droites et une zone de rebroussement constituée par un point ou une portion de droite qui délimitent une partie convexe contiguë audit rectangle le long du troisième côté du rectangle ; l'axe de la goupille correspond sensiblement à l'axe d'enroulement de la feuille, qui est un axe parallèle au plan de la feuille et perpendiculaire aux premier et deuxième côtés parallèles de la feuille avant enroulement. La distance entre la zone de rebroussement de la ligne convexe constituant le troisième côté de la feuille et le troisième côté du rectangle est désignée ci-après par h. Le troisième côté est constitué totalement ou partiellement par une ligne convexe ayant une forme symétrique ou non. Dans un premier mode de réalisation de la goupille selon la présente invention, le quatrième côté de la feuille a une forme homothétique de celle du troisième côté, et h2p. Une telle feuille est appropriée pour constituer une goupille à une spire comprenant une fente s'étendant de l'une des extrémités de la goupille à l'autre suivant une ligne comprenant une zone de rebroussement, les extrémités de cette ligne étant de préférence situées sur une même génératrice. La longueur de la goupille est la distance 1 entre les deux côtés parallèles de la feuille. Le périmètre de la goupille est la longueur p des premier et deuxième côtés parallèles de la feuille. Lorsque h est sensiblement égal à p, la fente limitée par les troisième et quatrième côtés de la feuille enroulée coupe chaque génératrice de la goupille 2 fois. Lorsque p Dans un deuxième mode de réalisation de la goupille selon la présente invention, le quatrième côté de la feuille coïncide avec le quatrième côté du rectangle délimité par les premier et deuxième côtés. Une telle feuille, constituée par une partie rectangulaire et une partie convexe délimitée par le troisième côté, peut être utilisée pour constituer une goupille à 1 spire dont le périmètre correspond à la somme p + h. Il est dans ce cas préférable d'arrondir l'angle de la feuille respectivement entre le premier et le quatrième côté, et le deuxième et le quatrième côté de la feuille, afin de faciliter l'introduction de la goupille dans les alésages. Une feuille constituée par une partie rectangulaire et une partie convexe délimitée par le troisième côté, telle que décrite ci-dessus, peut également être utilisée pour fabriquer une goupille à plus d'une spire. Une telle goupille se présente sous la forme d'une spirale dans laquelle au moins une partie de la spire intérieure est constituée par la partie rectangulaire de la feuille, et au moins une partie de la spire extérieure correspond à la partie convexe de la feuille et est délimitée par le troisième côté de la feuille qui forme une ligne qui s'étend d'un bord de la goupille à l'autre. Si la partie convexe correspond à plus d'une spire, le troisième côté convexe de la feuille coupe 4 fois toutes les génératrices d'au moins une zone longitudinale de la spire extérieure et 2 fois les génératrices de la zone complémentaire de la spire extérieure.De préférence, on utilise une feuille pour laquelle p=h, afin d'obtenir une goupille ayant un périmètre externe sensiblement égal à p et constituée par une spire complète interne et une spire externe délimitée par le troisième côté convexe. Une telle forme de goupille évite dans certains cas l'utilisation d'une goupille auxiliaire interne lorsque la goupille selon l'invention est soumise à un cisaillement élevé. Une goupille selon la présente invention est réalisée à partir d'une feuille d'un matériau possédant une élasticité propre et des caractéristiques élastiques résultant ou non de traitements appropriés, par exemple de traitements thermi ques. A titre d'exemple de matériaux appropriés, on peut citer les alliages ferreux ou non, par exemple les aciers alliés ou non, certains dérivés de matières plastiques, certains matériaux de synthèse, certains composites métalliques, certaines céramiques, des verres, des carbones, certains alliages à mémoire de forme. De manière avantageuse, une goupille conforme à la présente invention comprend en outre des moyens pour limiter ou empêcher un déplacement longitudinal de la goupille montée. De préférence, ces moyens sont constitués par des redans. Un redan est obtenu en effectuant une découpe avec décollement partiel de matière, dans la feuille constituant la goupille, qui permet de soulever une partie de ladite feuille vers l'extérieur de la goupille, formant une dent. Un redan peut être situé à l'une des extrémités de la goupille, ou à chacune des extrémités de la goupille. Une goupille peut également comporter plusieurs redans non situés aux extrémités. Le sens de la découpe et du relevage des redans sera choisi en fonction du nombre des alésages que la goupille doit traverser et de l'auto-blocage à assurer. Les moyens pour limiter ou empêcher le déplacement longitudinal de la goupille peuvent également être constitués par des bourrelets, des têtes et pour tous autres dépassements de matière par rapport au diamètre libre de la goupille. De manière avantageuse, une goupille de la présente invention comprend en outre un chanfrein à chacune de ses extrémités pour faciliter son engagement dans les alésages successifs. En outre, une goupille selon l'invention peut également comporter une fente anti-enchevêtrement à chacune de ses extrémités pour faciliter le montage. De telles fentes antienchevêtrement peuvent être obtenues en donnant un profil particulier aux extrémités des troisième et quatrième côtés de la feuille. Une goupille selon la présente invention peut comporter en outre une ou plusieurs fentes transversales perpendiculaires à son axe afin de rendre certaines de ses zones élasti quement indépendantes les unes des autres. Ce mode de réalisation de la goupille selon l'invention est particulièrement utile lorsque la goupille sert à assembler des pièces qui n'ont pas rigoureusement le même diamètre d'alésage. Dans une goupille selon l'invention comprenant une seule spire, il peut être avantageux de recourber vers l'intérieur de la goupille, la partie entourant la zone de rebroussement du troisième côté de la feuille, de manière que cette partie forme un angle proche de 90 avec la spire. Une telle caractéristique facilite le montage et le démontage de la goupille à l'aide d'un instrument du type "clé à sardine". L'importance de la partie recourbée vers l'intérieur est déterminée en fonction du type de montage de la goupille. Lorsque la goupille selon l'invention est destinée à être utilisée dans un assemblage dans lequel elle est soumise à un effort de cisaillement qui serait très important, voire supérieur à sa limite de cisaillement transversal, elle est de préférence constituée par plus d'une spire. La spire extérieure est délimitée par le troisième côté de la feuille qui forme une ligne qui s'étend d'un bord de la goupille à l'autre en coupant toutes les génératrices deux fois et le nombre de spires est déterminé en fonction de la valeur de cisaillement recherchée. Dans un tel cas, on peut également utiliser une goupille à une seule spire, mais en y insérant une goupille auxiliaire de l'art antérieur constituée par un cylindre creux comportant une fente longitudinale. La présente invention sera expliquée ci-dessous plus en détails par référence aux figures annexées. La figure 1 représente une feuille utilisée pour former une goupille à une spire. La figure 2 représente une goupille à une spire. La figure 3 représente une feuille utilisée pour former une goupille à une spire, comprenant des fentes transversales. La figure 4 représente une goupille à une spire, comprenant des fentes transversales. La figure 5 représente une vue en coupe suivant l'axe ZZ d'une goupille selon la figure 2. La figure 6 représente une goupille auxiliaire. La figure 7 représente une feuille utilisée pour former une goupille à plus d'une spire. La figure 8 représente une goupille comprenant plus d'une spire. La figure 1 représente une feuille utilisée pour fabriquer une goupille à fente hélicoïdale. La feuille représentée sur la figure 1 comprend un premier côté 1 et un deuxième côté 2 parallèles entre eux et dont la longueur correspond au périmètre p de la goupille, non comprise la largeur de la fente, un troisième côté 3 ayant une forme convexe et un quatrième côté 4 homothétique du côté 3. La forme convexe du côté 3 ajoute une partie sensiblement triangulaire au rectangle constitué par les côtés 1 et 2, et la forme du côté 4 a pour effet un évidement dans ledit rectangle. Dans le mode de réalisation représenté, la ligne qui constitue le troisième côté 3 est en forme de V délimitant une partie triangulaire. On peut néanmoins envisager des formes différentes pour ce troisième côté, notamment une forme de U, de courbe de Gauss, de rectangle ou une forme qui leur est proche. Cette forme peut constituer la quasi-totalité du troisième côté ou seulement une partie de ce troisième côté. La partie triangulaire est représentée sur la figure 1 avec une symétrie par rapport à la ligne médiane de la feuille parallèle aux premier et deuxième côtés de la feuille. Elle pourrait tout aussi bien ne pas être symétrique par rapport à cette ligne médiane. Il en serait de même pour toute autre forme du troisième côté. Sur la figure 1, les extrémités du troisième côté situées de part et d'autre de la partie triangulaire du troisième côté 3 constituent des épaulements (5, 5') et le côté homothétique 4 comprend les profils homothétiques (6, 6'). Un redan (10,10') est découpé dans les parties 5 et 5'. La figure 2 représente une goupille à une fente hélicoïdale selon l'invention. Elle est obtenue par enroulement autour de l'axe XX de la feuille représentée sur le figure 1. La fente hélicoïdale 7 a pour bords les troisième et quatrième côtés (3, 4) de la feuille. Les extrémités 8 et 8' de la fente 7 correspondent respectivement aux épaulements (5, 6) et (5', 6') de la feuille représentée sur la figure 1. Chacune de ces extrémités comprend un redan (10, 10'). La longueur de la goupille correspond à la distance entre le côté 1 et le côté 2 de la feuille. La figure 3 représente une feuille analogue à la feuille de la figure 1, qui comporte en outre deux fentes (9,9') découpées dans la partie de la feuille délimitée par le troi sième côté 3. Bien entendu, ces fentes perpendiculaires à l'axe d'enroulement de la feuille pourraient être situées sur une autre partie du côté 3 ou sur le côté 4. Leur profondeur dépend de l'effet recherché. Une goupille à fente longitudinale pourrait comprendre également au moins une fente perpendiculaire à l'axe de la goupille. La figure 4 représente une goupille obtenue par enroulement d'une feuille telle que représentée sur la figure 3. La goupille comprend, outre la fente hélicoïdale 7, des fentes (9,9') qui se présentent sous forme de fentes transversales qui délimitent trois zones Z1, Z2 et Z3 élastiquement indépendantes. Bien entendu, une goupille selon la présente invention peut comporter un nombre différent de fentes transversales, en fonction du nombre de pièces qu'elle doit traverser. La figure 5 représente une vue en coupe suivant ZZ d'une goupille selon la figure 2, dont la partie C autour de la zone de rebroussement de la ligne constituant le troisième côté 3 a été recourbée vers l'intérieur, et dans laquelle un système de montage dit "clé à sardine" 13 a été inséré. L'extrémité du système de montage 13 comprend une fente 14 dont la profondeur est supérieure à la longueur de la partie C recourbée. Lorsqu'une goupille selon l'invention comprenant une partie C recourbée doit être montée pour assembler des pièces, le dispositif 13 est introduit dans la goupille. La partie C recourbée de la goupille s'engage dans la fente 14 du dispositif 13 et l'on tourne le dispositif dans le sens qui provoque la diminution du diamètre de la goupille par rapprochement des bords de la fente 7, ce qui permet de l'insérer aisément dans les alésages des pièces à assembler. Lorsque la goupille est en place, on retire le dispositif 13, le diamètre de la goupille tend alors vers sa valeur maximale et la goupille vient serrer par contact avec l'intérieur des alésages des pièces à assembler. Pour démonter une goupille, on introduit le dispositif 13 dans la goupille de manière à engager la partie C recourbée dans la fente 14 et on tourne le dispositif de manière à diminuer le diamètre de la goupille, ce qui permet d'extraire la goupille sans efforts. La figure 6 représente une goupille auxiliaire pouvant se monter dans la goupille de l'invention. La goupille auxiliaire est un cylindre creux comprenant une fente longitudinale 17 et un logement 16, la partie de rebroussement C de la goupille de l'invention venant se placer dans le logement 16, interdisant ainsi à la goupille auxiliaire tout déplacement axial. Cette goupille intérieure permet de rigidifier la goupille de l'invention si nécessaire. La feuille représentée sur la figure 7 comprend un premier côté la et un deuxième côté 2a parallèles entre eux, un troisième côté 3a ayant une forme convexe et un quatrième côté 4a correspondant au quatrième côté du rectangle constitué par les côtés la et 2a. Dans le mode de réalisation représenté, le troisième côté 3a est en forme de V et délimite une partie triangulaire. On peut bien entendu, envisager d'autres formes pour ce côté 3a, et notamment les formes mentionnées pour le côté 3 de la feuille de la figure 1. La partie triangulaire est représentée sur la figure 7 avec une symétrie par rapport à la ligne médiane de la feuille parallèle aux premier et deuxième côtés de la feuille. Elle pourrait tout aussi bien ne pas être symétrique par rapport à cette ligne médiane. Il en serait de même pour toute autre forme du troisième côté. La figure 8 représente une goupille à plus d'une spire selon l'invention. Elle est obtenue par enroulement autour de l'axe YY de la feuille représentée sur la figure 7. La spire extérieure de la goupille est limitée par le troisième côté 4a de la feuille, la spire intérieure (qui est totale ou partielle suivant la longueur de la partie rectangulaire de la feuille) est limitée par les premier et deuxième côtés de la feuille. La longueur de la goupille correspond à la distance entre les bords la et 2a de la feuille. Pour que la partie délimitée par le côté 3a de la feuille forme une spire externe complète, il faut que la distance h soit au moins égale au périmètre de la goupille. REVENDICATIONS 1. Goupille élastique sensiblement cylindrique creuse constituée par une feuille qui a quatre côtés, qui est constituée par un matériau élastique et qui est enroulée autour d'un axe de manière à former au moins une spire, caractérisée en ce qu'un premier côté et un deuxième côté de la feuille parallèles entre eux et de même longueur p représentent un premier et un deuxième côtés parallèles d'un rectangle, la distance 1 entre ces deux côtés parallèles correspondant à la longueur de la goupille ; un troisième côté est convexe et comprend une ou plusieurs portions courbes et/ou une ou plusieurs portions droites et une zone de rebroussement constituée par un point ou une portion de droite qui délimitent une partie convexe contiguë audit rectangle le long du troisième côté du rectangle ; l'axe de la goupille correspond sensiblement à l'axe d'enroulement de la feuille qui est un axe parallèle au plan de la feuille et perpendiculaire aux premier et deuxième côtés parallèles de la feuille avant enroulement. 2. Goupille selon la revendication 1, caractérisée en ce que le quatrième côté de la feuille a une forme homothétique de celle du troisième côté, et la distance h entre la zone de rebroussement de la ligne constituant le troisième côté de la feuille et le troisième côté du rectangle est au moins égale à p. 3. Goupille selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend une seule spire et se présente sous la forme d'un cylindre creux présentant une fente qui s'étend d'un bord de la goupille à l'autre, en coupant deux fois toutes les génératrices de la goupille cylindrique, les bords de la fente étant respectivement les troisième et quatrième côtés de la feuille. 4. Goupille selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend une seule spire et se présente sous la forme d'un cylindre creux présentant une fente qui s'étend d'un bord de la goupille à l'autre, en coupant quatre fois les génératrices d'au moins une zone longitudinale de la goupille et deux fois la zone complémentaire de la goupille. 5. Goupille selon la revendication 1, caractérisée en ce que le quatrième côté de la feuille correspond au quatrième côté du rectangle délimité par les premier et deuxième côtés de la feuille. 6. Goupille selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comprend plus d'une spire et se présente sous la forme d'une spirale dans laquelle au moins une partie de la spire intérieure est constituée par la partie rectangulaire de la feuille, et au moins une partie de la spire extérieure correspond à la partie convexe de la feuille et est délimitée par le troisième côté de la feuille qui forme une ligne qui s'étend d'un bord de la goupille à l'autre. 7. Goupille selon la revendications 6, caractérisée en ce que la partie convexe correspond à plus d'une spire, et le troisième côté convexe de la feuille coupe quatre fois toutes les génératrices d'au moins une zone longitudinale de la spire extérieure et deux fois les génératrices de la zone complémentaire de la spire extérieure. 8. Goupille selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comporte une spire interne constituée par la partie rectangulaire de la feuille et une spire externe délimitée par le troisième côté convexe de la feuille. 9. Goupille selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour limiter ou empêcher un déplacement longitudinal de la goupille montée. 10. Goupille selon la revendication 9, caractérisée en ce que les moyens sont constitués par des redans. 11. Goupille selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un chanfrein à chacune de ses extrémités. 12. Goupille selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend une fente anti-enchevêtrement à chacune de ses extrémités. 13. Goupille selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce qu'elle comprend une ou plusieurs fentes transversales perpendiculaires à son axe qui délimitent des zones élastiquement indépendantes les unes des autres. 14. Goupille selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que la partie correspondant à la zone de rebroussement du troisième côté de la feuille est recourbée vers l'intérieur de la goupille de manière que cette partie forme un angle proche de 90 avec la spire. 15. Goupille selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce qu'elle entoure une goupille auxiliaire constituée par un cylindre creux comportant une fente longitudinale. 16. Goupille selon la revendication 1, caractérisée en ce que le troisième côté comprend une ligne convexe occupant tout ou partie de ce troisième côté, symétrique ou non, centrée ou non.