Brevet FR2755634A1 — publié le 19980515

L'invention concerne le démontage des ensembles fixés au moyen d'un boulon à came, et plus particulièrement un outil destiné à l'extraction de tels boulons. Les boulons à came sont des organes constitués d'une tige dont la région d'une extrémité est filetée, et d'une tête se raccordant en une seule pièce à la tige, à l'extrémité non filetée de celle-ci, cette tête présentant, en section transversale par rapport à l'axe longitudinal de la tige, au lieu d'une forme de révolution, une forme allongée. Cette forme de tête permet d'utiliser ces boulons pour assembler des pièces à un support, par exemple fixe, dont la face contre laquelle la tête de boulon doit prendre appui est inaccessible directement : la tête du boulon étant de forme allongée, il suffit que le support présente, en tant que logement pour la tige de celui-ci, à la place d'un trou circulaire, une lumière allongée de dimensions à peine supérieures à la section de la tête, pour que celle-ci puisse être introduite dans la lumière, puis, après avoir traversé l'épaisseur du support, être tournée de quelques degrés (de préférence 90 degrés), de telle sorte qu'elle ne puisse plus être retirée par une simple traction dans la direction de l'axe longitudinal du boulon ; les pièces à fixer au support sont alors enfilées normalement autour de la tige du boulon, et l'ensemble peut être maintenu en position par le serrage d'un écrou, éventuellement avec interposition d'un frein d'écrou, jusqu'à ce que la tête du boulon soit fermement bloquée contre la face du support qui est en regard. Les boulons à came sont notamment utilisés dans le domaine ferroviaire pour la fixation des rails aux traverses qui leurs servent de supports, mais ils peuvent également l'être dans nombre d'autres applications, à chaque fois qu'il est impossible d'enfiler le boulon depuis la face contre laquelle sa tête doit prendre appui. Le démontage de ces boulons ne pose théoriquement pas de problème particulier, puisqu'.il suffit de desserrer et d'ôter l'écrou, d'enlever les différentes pièces enfilées autour de la tige, de faire pivoter le boulon autour de son axe longitudinal pour amener sa tête allongée à l'intérieur du contour de la lumière du support, et d'exercer une traction pour lui faire traverser l'épaisseur du support. Cependant, fréquemment, en particulier dans le domaine ferroviaire où les boulons sont soumis aux intempéries, notamment à la pluie et à la neige, et sont au contact de la poussière, de la boue, et parfois de limaille de métal formée lors de l'entretien du rail, leur corrosion et le grippage qui en résulte empêchent leur extraction. Il est alors nécessaire de mettre en oeuvre un matériel hétéroclite : pince-étau, grattoir, marteau, burin, aspirateur, dans des conditions difficiles autant du point de vue de la sécurité que des conditions de travail, et le démontage est extrêmement long et toujours destructif pour la plupart des pièces démontées. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet un outil extracteur de boulon à came, caractérisé en ce qu'il comporte coaxialement un fourreau extérieur, un arbre porte-pince, et une pince au moins partiellement en un matériau déformable élastiquement, au moins une partie de l'arbre et une partie de la pince étant insérés dans des logements respectifs du fourreau, en ce que le fourreau est muni de moyens de préhension et de manoeuvre, de moyens de liaison en rotation et de guidage longitudinal de la pince adaptés à coopérer avec des moyens de liaison en rotation et de guidage longitudinal dont celle-ci est munie, et de moyens de modification de serrage de la pince coopérant avec des moyens de modification de serrage dont celle-ci est également munie, en ce que l'arbre comporte des moyens d'actionnement en rotation indépendamment du fourreau extérieur, et des moyens d'actionnement en translation longitudinale de la pince adaptés à venir en prise de manière amovible avec des moyens d'actionnement en translation longitudinale dont celle-ci est munie, et en ce que la pince comporte un logement pour une partie d'extrémité du boulon et des moyens de serrage de cette partie d'extrémité, de sorte qu'une rotation de l'arbre par rapport au fourreau entraîne une translation de la pince et, sur au moins une partie de cette translation, une modification de son serrage. Grâce à ces caractéristiques, l'outil est d'une mise en oeuvre simple, et sa fiabilité et cette simplicité de mise en oeuvre permettent une grande rapidité d'intervention. Il en résulte que dans le domaine ferroviaire, il est possible d'extraire les boulons à came utilisés pour la fixation des rails aux traverses, pendant les heures d'exploitation du réseau. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre d'une forme de réalisation de l'invention donnée à titre d'exemple non limitatif et illustrée sur les dessins joints dans lesquels - la figure 1 est une vue en bout (de dessus, dans le cas d'un boulon fixant un rail à une traverse), d'un boulon à came dont la tête est en position d'appui de part et d'autre de la lumière de passage de sa tige, et - la figure 2 est une section longitudinale partielle schématique d'un outil extracteur selon l'invention, dont la pince est représentée dans une position proche de celle qu'elle occupe lorsqu'elle est en prise dans l'arbre porte-pince. La figure 1 montre un boulon à came 1 dont la tige 11 est insérée dans un logement d'un support pouvant être par exemple une traverse en béton pour voie ferrée. La tête 12 du boulon 1 présente, en section transversale à son axe longitudinal, une forme générale rectangulaire à coins arrondis ; afin que la tête 12 du boulon 1 puisse être enfilée vers son logement, l'accès à celui-ci est constitué par une lumière 2 de forme générale rectangulaire à coins arrondis, de dimensions légèrement supérieures à celles de la tête du boulon ; il est naturellement nécessaire que la largeur de la lumière 2 soit inférieure à la longueur de la tête 12 du boulon, afin que celle-ci puisse prendre appui de part et d'autre de la lumière, contre la face du support en regard. De manière connue, l'extrémité libre de la tige 11 du boulon 1 comporte une fente permettant le repérage de la position de la tête. L'outil représenté sur la figure 2 est destiné à l'extraction d'un tel boulon. Il est clair que l'extraction du boulon 1 est aisée dès lors que sa tête 12 a été amenée entièrement à l'intérieur du contour de la lumière 2, et qu'il suffit alors d'exercer une traction sur sa tige 11, le long de son axe longitudinal, et en sens opposé à la tête 12. La conception de l'outil extracteur selon l'invention permet d'effectuer ces opérations de manière simple et rapide. Cet outil a un corps présentant une forme générale de révolution avec une structure coaxiale. Ce corps comporte un fourreau extérieur 3 présentant un alésage 31 s'étendant tout le long de son axe longitudinal, ainsi qu'un arbre porte-pince 4 dont au moins une partie est logée dans une partie de l'alésage 31 du fourreau, et une pince 5 dont une première partie est adaptée à être logée dans une partie de l'arbre, une deuxième partie est adaptée à être logée dans une partie de l'alésage du fourreau, et une troisième partie peut s'étendre plus ou moins extérieurement au fourreau (et à l'arbre). La pince 5 étant destinée à venir se serrer autour de la tige 11 du boulon 1 et à l'agripper solidement de sorte qu'elle puisse être aussi bien tournée que tirée à force, elle présente au moins un tronçon en un matériau déformable élastiquement, et l'outil est destiné à la pivoter autour de son axe longitudinal et à l'actionner en translation le long de cet axe. Le pivotement et la translation de la pince 5 sont entraînés par un pivotement global de l'outil et notamment du fourreau extérieur 3 autour de son axe longitudinal, et par une translation globale, respectivement, tandis que la modification de son serrage est provoquée par une rotation de l'arbre 4, lequel est rélié à la pince au moyen d'un système vis-écrou, par rapport au fourreau. Afin que l'outil puisse être aisément manoeuvré par une personne se tenant debout, le fourreau 3 présente une longueur de l'ordre du mètre ; il est constitué d'une ou plusieurs pièces en acier, en aluminium ou en matériau composite, par exemple de plusieurs pièces soudées ou vissées ; pour des raisons de robustesse, le fourreau, de forme générale cylindrique, présente un diamètre extérieur d'au moins une quarantaine de millimètres ; l'arbre 4 s'étendant ici sur presque toute la longueur du fourreau, présente donc une longueur à peine inférieure. Afin de solidariser en translation l'arbre au fourreau, l'arbre 4, qui présente une forme générale approximativement cylindrique, est cependant muni de plus d'une collerette extérieure 41, et la partie de l'alésage 31 du fourreau formant logement pour l'arbre présente une chambre 32 dont les dimensions sont légèrement supérieures aux dimensions extérieures de la collerette ; le diamètre de l'arbre 4 est d'une trentaine de millimètres ; pour permettre l'insertion de la collerette 41 de l'arbre dans la chambre 32, cette collerette est à proximité de l'extrémité libre de l'arbre opposée à celle adaptée à recevoir la pince 5, et le fourreau est en deux pièces ici assemblées par des vis, à savoir d'une part un fût 33 présentant, à l'extrémité opposée à la pince, un lamage 34 pour recevoir la collerette 41, et d'autre part un couvercle 35 destiné à fermer la chambre 32, ce couvercle étant percé d'un trou central pour le passage de l'extrémité libre de l'arbre 4. Ainsi, l'arbre 4 est solidarisé au fourreau 3 sans possibilité de mouvement notable par rapport à lui en translation longitudinale, mais en restant libre en rotation par suite du jeu de la collerette 41 dans la chambre 32 ; il en résulte que l'arbre 4 et la pince 5 qu'il porte peuvent accompagner le fourreau 3 dans tout mouvement de celui-ci, et que sous réserve d'un guidage longitudinal de la pince 5 dans le fourreau 3, et d'une liaison de type vis-écrou entre la pince 5 et l'arbre 4, l'actionnement en rotation de l'arbre dans le fourreau peut provoquer une translation longitudinale de la pince. Plus précisément, comme on l'a vu, une partie de la pince 5 est ici logée dans une partie de l'arbre 4, et le logement de l'arbre pour la pince est constitué d'un trou borgne d'une soixantaine de millimètres de long, présentant une région filetée 42 d'une quarantaine de millimètres pour jouer le rôle de l'écrou du système vis-écrou d'actionnement de la pince et de modification de son serrage à partir d'une rotation de l'arbre ; la vis du système vis-écrou est constituée par le fait que la pince comporte une partie 51 d'extrémité libre cylindrique filetée au même profil que le logement de l'arbre, ainsi adaptée à venir en prise de manière amovible avec la paroi interne du logement.. Naturellement, il est possible que les rôles soient inversés, l'arbre présentant alors une partie d'extrémité libre formant vis, et la pince une cavité formant écrou. La liaison en rotation et le guidage longitudinal de la pince 5 dans le fourreau 3, pour empêcher celle-ci de tourner en même temps que l'arbre et "forcer" son mouvement en translation sont assurés par le fait que la partie centrale de la pince 5 est munie de nervures 52 s'étendant longitudinalement, et la région de lalé- sage 31 du fourreau 3 s'étendant au-delà de l'extrémité filetée de l'arbre, rétrécie, présente des rainures longitudinales 36 de forme complémentaire ; il est également possible que les nervures s'étendent dans le logement du fourreau pour la pince, et les rainures dans la périphérie de la pince, ou encore que ces deux pièces comportent une succession de nervures et de rainures constituant des cannelures de profil complémentaire ; ici les nervures 52 sont au nombre de deux et diamétralement opposées, et il en est naturellement de même des rainures 36. Pour que la pince 5 puisse être plus ou moins serrée autour de la tige 11 du boulon 1 et desserrée, elle comporte, à l'opposé de sa partie filetée, une partie extérieurement tronconique 53 déformable élastiquement, présentant un alésage axial 54 d'un diamètre légèrement supérieur au diamètre extérieur de la tige du boulon à serrer ; la déformation élastique de cette partie 53 tronconique est permise par le fait que sa paroi présente des fentes traversantes longitudinales 55 débouchant à l'extrémité de la pince, et que le fourreau 3 présente lui-même dans la région de son extrémité libre correspondante, une partie intérieure tronconique 37 de pente approximativement égale à celle de la pince, les diamètres de ces deux parties tronconiques 53, 37 allant en croissant en direction de l'extrémité libre des deux pièces 5, 3 du côté où débouche l'alésage axial 54 de la pince. Pour que la pince 5 puisse agripper solidement la tige du boulon, son alésage 54 est muni de stries 56 s'étendant de préférence longitudinalement. La partie du fourreau dans laquelle s'étend la région rétrécie de l'alésage 31 présentant les rainures 36 et la partie tronconique 37 est constituée par un embout 38 qui peut être en une seule pièce avec le fût du fourreau, mais, de préférence, cet embout de guidage et de serrage de la pince est une pièce rapportée au fût par une soudure ou une brasure, ou encore vissée dans son extrémité opposée à celle à laquelle est fixé le couvercle 35. Ainsi, lorsque la pince 5 est mue en translation vers l'intérieur du fourreau 3, par exemple par suite d'une rotation de l'arbre 4, les parties 57 de serrage de celle-ci délimitées latéralement par les fentes longitudinales 55, se rapprochent l'une de l'autre, et si la région d'extrémité filetée du boulon 1 est logée dans l'alésage axial 54 de la pince 5, elle est serrée de plus en plus fermement entre les parties de la pince au fur et à mesure de la progression de celle-ci vers l'intérieur du fourreau 3, au moyen de la coopération des surfaces coniques des deux pièces. L'élasticité des parties déformables de la pince est ici due au fait que celle-ci est en acier à ressort trempé. En vue de faciliter le maniement de l'outil, le fourreau 3 est muni ici, en tant que moyens de préhension et de manoeuvre en rotation et en translation, de deux bras 6 (représentés seulement partiellement) s'étendant radialement de part et d'autre de lui, par exemple perpendiculairement à son axe longitudinal ; ces deux bras 6 peuvent être constitués par des tiges cylindriques longues de quelques dizaines de centimètres, fixées, par exemple soudées, directement au fourreau 3, ou encore à un collier monté coulissant autour du fourreau et susceptible d'être fixé amoviblement autour de celui-ci à un emplacement quelconque afin que les bras de manoeuvre soient réglables en hauteur. Selon une caractéristique préférentielle de l'invention, la partie du fût voisine de l'embout de guidage et de serrage est munie extérieurement d'une collerette 39 dont le rôle sera expliqué ultérieurement. L'arbre 4, en vue d'être actionné en rotation indépendamment du fourreau, comporte ici, à son extrémité proche de sa collerette 41, un carré d'entraînement 43 susceptible d'être enchâssé dans une empreinte correspondante d'une manivelle (non représentée) ; naturellement d'autres moyens peuvent être mis en oeuvre à cette fin. Le montage de l'outil est effectué simplement en enfilant l'arbre 4 dans le fût 33 du fourreau 3, en l'absence du couvercle 35 de celui-ci, par son extrémité munie du lamage 34 pour la collerette 41, puis en fixant le couvercle au fût. Ensuite, on enfile, dans l'extrémité opposée du fourreau, la pince 5 choisie en fonction du boulon 1 à extraire (par exemple 18 mm ou 22 mm), de telle sorte que ses nervures 52 s'emboîtent dans les rainures 36 du fût, et lorsque les filetages de l'arbre 4 et de la pince 5 sont en prise, on tourne l'arbre de manière à le visser autour de la pince 5, éventuellement en s'aidant d'une manivelle préalablement solidarisée au carré de manoeuvre 43, sans toutefois dépasser le point où les surfaces coniques de la pince 5 et du fourreau 3 entrent en contact. L'outil est alors prêt à l'emploi. Pour l'extraction d'un boulon après démontage de son écrou et si nécessaire des pièces enfilées autour de sa tige, on enfile la pince 5 vissée dans le portepince 4, autour de la tige filetée 11 de ce boulon, et on poursuit le vissage de l'arbre jusqu'à serrer énergiquement la tige du boulon dans la pince ; on interrompt alors le vissage, et on tourne le fourreau 3 de l'outil, en agissant sur ses bras de manoeuvre 6, de l'angle désiré pour amener par rotation la tête allongée 12 du boulon dans l'embrasure de sa lumière de passage 2 (généralement un quart de tour). Puis on exerce une traction sur l'outil en agissant sur les bras de manoeuvre 6, de manière à faire effectuer une translation longitudinale au boulon jusqu'à ce que sa tête 12 soit dégagée de sa lumière de passage 2. Lorsque le boulon est extrêmement grippé, par exemple par suite d'une corrosion importante, il est possible de s'aider, en tant qu'accessoire de l'outil, d'un levier coudé dont l'extrémité libre du bras le plus court est mise en contact avec la face inférieure de la collerette 39 de la base du fourreau et dont le coude est disposé sur un appui approprié, levier dont on actionne le bras le plus long vers le bas manuellement ou au pied pour soulever la collerette du fourreau. Un appareil accessoire spécifique fonctionnant comme décrit ci-dessus peut être créé sous la forme d'un dispositif comprenant une semelle d'appui destinée à être posée sur le sol (ou mieux, dans le cas de boulons de fixation de rails, sur la traverse) sur laquelle sont dressées deux oreilles parallèles percées de deux trous respectifs alignés le long du même axe et servant de paliers à un tourillon traversant le coude du levier coudé perpendiculairement au plan défini par les deux bras de celui-ci, formant un angle ouvert à l'opposé de la semelle ; le bras le plus court destiné à soulever la collerette, est de préférence réalisé sous la forme d'une fourche à deux doigts adaptés à être disposés de part et d'autre de l'embout 38 de guidage et de serrage de pince ; le bras le plus long peut être réalisé sous la forme d'une pédale ou d'une manette permettant de faire pivoter le levier autour de son tourillon pour soulever le bras le plus court sans se baisser, ou encore le dispositif peut être équipé à la fois d'une pédale et d'une manette ou de moyens permettant l'adaptation d'une telle manette. Le dévissage de l'arbre au moyen de la manivelle provoque le desserrage de la pince par suite de son élasticité, et le boulon peut ainsi en être dégagé. Le changement de pince en vue d'un remplacement par une pince de diamètre intérieur différent est extrêmement rapide, puisqu'il suffit de poursuivre le desserrage de l'arbre jusqu'à ce que la pince précédemment utilisée soit dégagée du filet de l'arbre, et de mettre en place la nouvelle pince comme précédemment. REVENDICATIONS 1. Outil extracteur de boulon à came, caractérisé en ce qu'il comporte coaxialement un fourreau (3) extérieur, un arbre porte-pince (4), et une pince (5) au moins partiellement en un matériau déformable élastiquement, au moins une partie de l'arbre et une partie de la pince étant insérés dans des logements respectifs du fourreau, en ce que le fourreau (3) est muni de moyens (6) de préhension et de manoeuvre, de moyens (36) de liaison en rotation et de guidage longitudinal de la pince adaptés à coopérer avec des moyens (52) de liaison en rotation et de guidage longitudinal dont celle-ci est munie, et de moyens (37) de modification de serrage de la pince coopérant avec des moyens (53) de modification de serrage dont celle-ci est également munie, en ce que l'arbre (4) comporte des moyens (43) d'actionnement en rotation indépendamment du fourreau extérieur, et des moyens (42) d'actionnement en translation longitudinale de la pince adaptés à venir en prise de manière amovible avec des moyens (51) d'actionnement en translation longitudinale dont est celle-ci munie, et en ce que la pince (5) comporte un logement (54) pour une partie d'extrémité du boulon et des moyens (57) de serrage de cette partie d'extrémité, de sorte qu'une rotation de l'arbre par rapport au fourreau entraîne une translation de la pince et, sur au moins une partie de cette translation, une modification de son serrage. 2. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de liaison en rotation et de guidage longitudinal de la pince dont sont munis le fourreau (3) et la pince (5) sont, sur l'une de ces deux pièces, des nervures (52), et sur l'autre pièce, des rainures (36), s'étendant longitudinalement à ces deux pièces. 3. Outil selon la revendication 1, caracté risé en ce que les moyens de modification de serrage dont sont munis le fourreau (3) et la pince (5) comprennent des parties tronconiques (37, 53) appartenant à ces deux pieces. 4. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parties tronconiques (37, 53) du fourreau (3) et de la pince (5) ont un diamètre allant en croissant en direction de l'extrémité libre de ces deux pièces du côté où débouche un alésage axial (54) de la pince (5) pour la tige du boulon à came. 5. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'actionnement en translation longitudinale de la pince dont sont munis l'arbre (4) et la pince (5) sont des parties filetées (42, 51). 6. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pince (5) comporte un alésage axial (54) dont la paroi est munie de fentes longitudinales (55) débouchant à l'extrémité de la pince où débouche l'alésage axial. 7. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pince (5) comporte un alésage axial (54) strié. 8. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de préhension et de manoeuvre du fourreau sont des bras (6) fixés à un collier monté coulissant autour du fourreau et adapté à être fixé amoviblement à celui-ci. 9. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'actionnement en rotation de l'arbre indépendamment du fourreau comportent un carré d'entraînement (43). 10. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre comporte une collerette (41) logée dans une chambre (32) du fourreau. 11. Outil selon la revendication 1, caracté risé en ce que les moyens (36) de liaison en rotation et de guidage longitudinal de la pince, et les moyens (37) de modification de serrage dont est muni le fourreau sont réalisés dans un embout (38) de guidage et de serrage de la pince. 12. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte extérieurement une collerette (39) au voisinage de la région du fourreau munie des moyens (36) de liaison en rotation et de guidage longitudinal de la pince et des moyens (37) de modification de serrage de la pince. 13. Outil selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comporte un accessoire formant levier coudé, muni d'un bras court dont une extrémité libre est adaptée à venir en appui sous la collerette (39), et d'au moins un bras long constitué d'une pédale ou d'une manette. 14. Outil selon la revendication 13, caractérisé en ce que le bras court est réalisé en forme de fourche munie de deux doigts adpatés à se placer de part et d'autre de la région du fourreau munie de moyens (36) de liaison en rotation et de guidage longitudinal de la pince et de moyens (37) de modification de serrage de la pince, et en ce que le levier coudé est muni d'un tourillon perpendiculaire au plan défini par les bras, monté dans des paliers solidaires d'une semelle d'appui.