Brevet FR2759430A1 — publié le 19980814

I La présente invention concerne un système de guidage et de maintien axial d'une goupille en face de l'orifice de goupillage d'au moins un élément auquel est appliqué ce moyen de verrouillage. Pour la compréhension de l'invention, on se référera dans la suite à un exemple d'application de l'invention, dont l'unique but est d'éclairer la description. Il s'agit de la connexion de deux éléments de révolution coaxiaux, un manchon tubulaire fixé à l'extrémité d'une tubulure creuse et un embout mâle s'ajustant dans ledit manchon, le verrouillage des deux éléments étant réalisé par goupillage transversal. Dans l'exemple utilisé, ledit embout est en fait symétrique par rapport à un plan médian perpendiculaire à son axe, et il s'ajuste de la même manière dans deux manchons identiques formant l'extrémité de deux tubulures également identiques, de sorte que lesdites tubulures soient fixées coaxialement bout-à-bout. Selon une configuration préférentiellement utilisée, le manchon et l'embout 1 5 comportent au moins une portion conique qui permet notamment de contrôler le positionnement axial de la liaison, alors qu'une rainure axiale pratiquée dans l'embout, coopérant avec un bossage correspondant du manchon, réalise le positionnement en rotation, de manière que les orifices de goupillage des éléments soient en vis-à-vis. Les goupilles utilisées comportent elles-mêmes au moins une portion conique, assurant le blocage axial lorsqu'elles sont enfichées à l'aide d'un maillet. Ce type de connexion axiale bout-à-bout se rencontre fréquemment dans le domaine des constructions notamment basées sur des poutrelles métalliques constituées de plusieurs tubulures cylindriques, agencées en triangle, rectangle, etc... Ces constructions utilisent un nombre relativement limité de pièces différentes, assemblées selon une multitude de configurations possibles nécessitant un nombre variable d'exemplaires de chaque pièce. Un grand nombre de structures dans le domaine du spectacle sont par exemple construites sur la base de ces pièces modulaires (portiques, supports, scènes, etc...). Ces structures présentent l'avantage de pouvoir être montées et démontées très rapidement, quelle que soit la complexité de la construction qu'elles autorisent par ailleurs. Chaque pièce de base du montage est reliée à une ou plusieurs autres via le système précité: deux poutrelles, ou une poutrelle et une pièce en coin, en T, en X, etc... sont assemblées via un embout placé successivement dans les manchons équipant les extrémités desdites pièces et le verrouillage s'effectue par un double goupillage dans lesdits manchons logeant la moitié d'un embout. Au montage, il faut que l'agent chargé de verrouiller les connexions se munisse d'une provision de goupilles, qu'il porte avec lui à tout moment. Les structures à bâtir pouvant être de très grande taille, ledit opérateur doit impérativement prévoir d'emporter une quantité suffisante de goupilles, faute de quoi il pourrait se trouver obligé de redescendre par exemple du sommet d'un portique pour se réapprovisionner, laissant au surplus une liaison mal finie, entraînant un risque pour l'ensemble de la structure. Le problème pratique de l'optimisation du montage se trouve donc lié à la question de la sécurité des monteurs d'une part, et des dommages que pourrait 1 0 subir la structure en cas d'accident d'autre part. Le démontage se fait usuellement à l'aide d'un maillet au moyen duquel on fait littéralement sauter les goupilles, qui sont éjectées de leur logement, et tombent à terre. Lorsque les structures sont importantes, et même pour des montages plus petits, il arrive fréquemment que le choc provoqué par le maillet soit tel que la 1 5 goupille, projetée à un endroit aléatoire, ne soit pas retrouvée. On ne récupère donc quasiment jamais tous les éléments de la structure, et il faut prévoir de renouveler partiellement le stock de goupilles à chaque nouvelle installation. L'invention remédie à ces inconvénients. L'objectif principal du système proposé est de permettre de garder les goupilles toujours à proximité de l'orifice de goupillage, au montage comme au démontage. Un autre objectif est de faciliter le montage, car la goupille est positionnée de telle sorte que l'opérateur n'a besoin que de la pousser axialement dans son orifice de verrouillage. Un autre objectif encore est de supprimer les pertes de goupilles au démontage. Enfin, de manière générale, un autre objectif réside dans une optimisation de la relation homme / travail, grâce à une ergonomie du système largement améliorée. Ces résultats, et d'autres, sont atteints selon l'invention par un système de guidage et de maintien axial d'une goupille en face de l'orifice de goupillage d'au moins un élément à goupiller, qui comporte des moyens pour assurer le guidage axial de ladite goupille entre au moins deux positions de repos assurant respectivement le verrouillage de la liaison par goupillage, et la libération de ladite liaison de goupillage. De préférence, lesdits moyens consistent en une lumière pratiquée dans une paroi disposée parallèlement à l'axe de goupillage, à proximité de l'orifice de goupillage, ladite lumière étant tracée pour définir un trajet came coopérant avec un élément élastique solidarisé à la goupille et coulissant dans la lumière. Le tracé du trajet came pratiqué dans la lumière de coulissement est symétrique par rapport à l'axe longitudinal de ladite lumière, et comporte deux rétrécissements disposés aux deux extrémités d'une portion rectiligne de la lumière, au-delà desquels sont disposées les zones correspondant aux positions de repos. Selon une configuration possible, lesdits rétrécissements sont constitués par des bossages d'allure arrondie dont les courbes de raccordement aux portions contiguës de ladite lumière sont également d'allure continûment arrondie. Le but de ce tracé particulier est de permettre le déplacement de la goupille sous l'action des chocs provoqués par le maillet, sans que les contraintes mécaniques 1 0 exercées par le tracé sur l'élément élastique soient trop intenses. D'o les bossages arrondis qui ne présentent aucune discontinuité ni ruptures angulaires. Basiquement, le trajet came se présente donc comme une glissière classique bordée par deux goulets à la sortie desquels la largeur reprend la même valeur que 1 5 dans ladite glissière. L'élément élastique de préférence utilisé est un ressort en Q, dont les deux portions d'extrémité en L coopèrent avec ledit trajet via les jambages desdits L, l'élasticité du ressort maintenant lesdits jambages au contact dudit trajet, les bases du L retenant la goupille par appui sur la paroi dans laquelle est pratiquée la lumière, la portion circulaire dudit ressort étant logée dans une gorge périphérique pratiquée dans la goupille. Ce ressort assume en fait une double fonction, puisqu'il relie la goupille à la glissière de guidage d'une part, et que ses propriétés mécaniques particulières permettent de transformer la simple glissière en un trajet came ayant à son tour les propriétés spécifiques précitées. Selon une configuration préférentielle, I'extrémité de ladite lumière située à distance de l'élément à goupiller comporte en outre une fente de largeur supérieure à la largeur moyenne du reste de la lumière, destinée à l'insertion du ressort en position de fonctionnement dans la lumière. Il suffit pour cela de resserrer les deux branches d'extrémité du ressort. La paroi dans laquelle est pratiquée la lumière est une plaque fixée à l'élément à goupiller. Dans une poutrelle triangulaire, c'est-à-dire dotée de trois tubulures axiales parallèles disposées en triangle, une telle plaque peut comporter trois branches à 120 , reliées à l'extérieur par des arcs de cercle, et dotées chacune d'une lumière faisant trajet came ainsi qu'expliqué ci-dessus. Comme également mentionné auparavant, les goupilles de préférence utilisées avec le système de l'invention sont dotées d'au moins une portion conique. Elles sont martelées jusqu'à arriver en butée dans un logement conique correspondant de l'orifice de goupillage. Le système de l'invention a été expliqué préférentiellement à l'aide de l'exemple des tubulures cylindriques, ou plus généralement des poutrelles comprenant lesdites tubulures. L'invention concerne cependant également l'application du système expliqué au goupillage transversal de deux éléments de révolution coaxiaux. Plus précisément, elle a également trait à la fixation par goupillage d'une tubulure creuse et d'un embout s'ajustant dans ladite tubulure au moyen d'au moins une portion conique s'insérant dans l'embouchure conique d'un manchon fixé à l'extrémité de ladite tubulure. Les avantages substantiels de ce système, notamment dans les applications 1 5 précitées, apparaîtront mieux au cours de la description qui suit, illustrée à l'aide des figures annexées, pour lesquelles: - La figure 1 est une vue en perspective d'une poutrelle triangulaire à laquelle est appliqué le système de l'invention; - La figure 2 est une vue de la plaque dotée des lumières de guidage et reliant les trois tubulures de la poutrelle de la figure 1; - La figure 3 est une vue éclatée du principe de liaison mécanique d'une goupille, de son ressort et de la lumière de guidage; et - La figure 4 est une vue de la liaison pour une seule tubulure. L'exemple préférentiel illustré par les figures 1 à 4 est celui qui a déjà été utilisé, qui ne doit cependant pas être considéré comme limitatif de l'invention. La poutrelle (1) comporte trois tubulures (2a, 2b, 2c) cylindriques reliées par des renforts (3a, 3b, 3c), ainsi qu'une plaque d'extrémité (4) comportant trois branches à I'une de l'autre. A leur extrémité, les tubulures (2a, 2b, 2c) comprennent des manchons (5a, 5b, 5c) également sensiblement cylindriques, dotés de protubérances axiales opposées (6a, 6b, 6c; 7a, 7b, 7c) s'insérant dans des fentes axiales correspondantes desdites extrémités. Ces manchons sont par exemple réalisés à l'aide de filières de forme adaptée et leur forme finale est obtenue par usinage classique. La plaque (4) à trois branches apparaît plus clairement en figure 2: elle est soudée, à l'extrémité desdites branches, auxdites protubérances (6a, 6b, 6c) dont la surface externe est plane, de même que la surface externe des protubérances axiales (7a, 7b, 7c) est plane. Cette plaque (4) contient, dans l'axe de chaque branche, une lumière (8a, 8b, 8c) de forme complexe permettant de guider et de maintenir les goupilles lorsqu'elles sont dans leurs différentes positions de fonctionnement. A cet effet, chaque lumière comporte une zone centrale rectiligne (9a, 9b, 9c), limitée à ses deux extrémités par des rétrécissements (10a, 10Ob, 10c; 1 la, 1 lb, 1 lc) débouchant vers l'extérieur sur deux zones à nouveau plus larges (12a, 12b, 12c; 13a, 13b, 13c). Enfin, l'une des extrémités de ces lumières (8a, 8b, 8c) est occupée par une fente transversale (14a, 14b, 14c) de plus grande largeur, destinée à l'insertion d'un élément ressort, comme ce sera expliqué ci-après. 1 0 Sur la figure 3, les différents éléments participant au guidage de la goupille apparaissent plus en détail: la goupille (15) proprement dite, comportant dans sa partie supérieure une gorge périphérique (16) destinée à coopérer avec un ressort (17) en forme de n. Les deux branches d'extrémité (18a, 18b) en L placées en sortie du tronçon central circulaire du ressort sont prévues pour coopérer avec la lumière 1 5 (8). Les jambages des L glissent le long des parois latérales des glissières, alors que les bases desdits L retiennent l'ensemble ressort (17) / goupille (15) par appui sur la face opposée de la plaque (4) dans laquelle est pratiquée la lumière (8). L'insertion du ressort (17) se fait par la fente supérieure (14), de largeur supérieure au reste de la glissière, acceptant les deux bases des L (18a, 18b) lorsqu'on comprime la partie circulaire. Les deux positions de repos correspondent aux zones (12) et (13) de la lumière (8), lorsque le ressort (17) a franchi respectivement les rétrécissements (10) et (11). Lorsque l'ensemble ressort (17) / goupille (15) est au repos dans la zone (12), la liaison par goupillage est libérée. Quelques coups de maillet vers l'autre extrémité de la lumière (8) entraînent ledit ensemble vers la zone (13) après franchissement du rétrécissement (11): la liaison par goupillage est alors réalisée. La forme particulière des bossages limitant latéralement lesdits rétrécissements (10, 11) n'oppose pas d'obstacle au mouvement dans les deux sens, mais permet d'assurer les positions de repos libérant ou verrouillant la liaison. Les encoches (19) situées aux extrémités des branches à 120 de la plaque (4) permettent leur fixation aux excroissances (6a, 6b, 6c), par exemple par sondage. En référence à la figure 4, un embout (20) permettant de relier coaxialement deux tubulures (2) est placé dans l'axe de ladite tubulure (2) en position d'insertion. La forme extérieure de la moitié du volume dudit embout (20), par rapport à un plan médian perpendiculaire à l'axe, correspond à la forme intérieure du manchon (5). En substance, une partie conique (21) s'adapte dans un alésage conique (21'), alors que la portion d'allure cylindrique (22) s'adapte dans une portion appropriée (22') du manchon (5). Cette dernière portion (22) comporte un orifice traversant (23), au débouché duquel, sur une extrémité, a été fraisée une rainure (24). Cette rainure (24) s'adapte à un bossage correspondant (25), visible en figure 2, prévu dans ledit manchon (5), permettant à l'orifice (23) d'être d'office positionné coaxialement à l'orifice traversant (26) du manchon (5). Dans cette figure, on a artificiellement représenté la goupille (15) en position de 1 0 verrouillage, bien que l'embout (20) ne soit pas enfiché dans le manchon (5), à des fins illustratives. Ladite goupille (15) dépasse donc en partie inférieure, sous la tubulure (2), et elle est en position de repos, ressort (17) placé sous le rétrécissement (11) dans la zone (13). Des coups de maillet de bas vers le haut auraient pour effet de repousser le ressort (17) et la goupille (15) vers le haut, jusqu'à atteindre la position de repos de la zone (12). Il n'est pas possible d'atteindre la fente (14), car il y a un épaulement qui obstrue partiellement son accès. La goupille (15) ne peut donc pas tomber. Pour en revenir à la figure 1, les goupilles sont représentées en position de libération de la liaison dans les tubulures (2b, 2c), et en position de goupillage, embout (20) inséré, pour la tubulure (2a). REVENDICATIONS 1. Système de guidage et de maintien axial d'une goupille (15) en face de l'orifice de goupillage (25, 23) d'au moins un élément à goupiller (5, 20), caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour assurer le guidage axial de ladite goupille (15) entre au moins deux positions de repos assurant respectivement le verrouillage de la liaison par goupillage, et la libération de ladite liaison de goupillage. 2. Système de guidage et de maintien axial d'une goupille (15) selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens consistent en une lumière (8) pratiquée dans une paroi (4) disposée parallèlement à l'axe de goupillage, à proximité de l'orifice (25) de goupillage, ladite lumière (8) étant tracée pour définir un trajet came coopérant avec un élément élastique (17) solidarisé à la goupille (15) et coulissant dans la lumière (8). 3. Système de guidage et de maintien axial d'une goupille (15) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le tracé du trajet came pratiqué dans la lumière (8) de coulissement est symétrique par rapport à l'axe longitudinal de ladite lumière (8), et comporte deux rétrécissements (10, 11) disposés aux deux extrémités d'une portion rectiligne (9) de la lumière (8), au-delà desquels sont disposées les zones correspondant aux positions de repos (12, 13). 4. Système de guidage et de maintien axial d'une goupille (15) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que lesdits rétrécissements (10, 11) sont constitués par des bossages d'allure arrondie dont les courbes de raccordement aux portions contiguës de ladite lumière (8) sont également d'allure continûment arrondie. 5. Système de guidage et de maintien axial d'une goupille (15) selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit élément élastique est un ressort (17) en Q, dont les deux portions d'extrémité en L (18a, 18b) coopèrent avec ledit trajet came via les jambages desdits L, I'élasticité du ressort (17) maintenant lesdits jambages au contact dudit trajet, les bases des L retenant la goupille (15) par appui sur la paroi (4) dans laquelle est pratiquée la lumière (8), la portion circulaire dudit ressort (17) étant logée dans une gorge périphérique (16) pratiquée dans la goupille (15). 6. Système de guidage et de maintien axial d'une goupille (15) selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que l'extrémité de ladite lumière (8) située à distance de l'élément (5, 20) à goupiller comporte une fente (14) de largeur supérieure à la largeur moyenne du reste de la lumière (8), destinée à l'insertion du ressort (17) en position de fonctionnement dans la lumière (8). 7. Système de guidage et de maintien axial d'une goupille selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que la paroi dans laquelle est pratiquée la lumière est une plaque (4) fixée à un des éléments (5) à goupiller. 8. Système de guidage et de maintien axial d'une goupille selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les goupilles (15) sont dotées d'au moins une portion conique. 9. Application du système de guidage et de maintien axial d'une goupille (15) selon l'une quelconque des revendications précédentes au goupillage transversal de deux éléments de révolution coaxiaux. 10. Application du système de guidage et de maintien axial d'une goupille (15) selon la revendication précédente à la fixation par goupillage d'une tubulure creuse (2) et d'un embout (20) s'ajustant dans ladite tubulure (2) au moyen d'au moins une portion conique (21) s'insérant dans l'embouchure conique (21') d'un manchon (5) fixé à l'extrémité de ladite tubulure (2).