Brevet FR2971307A1 — publié le 20120810

Ensemble avec ajustement non conventionnel pour coincement 10 Domaine technique. 15 Ce brevet se rapporte à l'ajustement de pièces mécaniques dont l'une coulisse dans l'autre, et à la réalisation d'un ajustement non conventionnel entre un cône réalisé sur ta partie femelle et un écrasement contrôlé réalisé sur la partie mâle pour qu'un coincement volontaire des deux pièces puisse se faire. Cet ajustement hétérogène s'applique dans la cadre de ce brevet aux pitons retenant les bâches de piscine. 20 Etat de la technique : Deux domaines techniques sont examinés celui des pitons d'ancrage de bâches de piscines, et celui des cônes de coincement. 25 Pour retenir des bâches tendues à la surface d'une piscine ou utilise plusieurs types de pitons qui sont fixés ou scellés eux même à la plage. Les bâches sont liées à ces pitons par des sangles ou des sandows. On trouve : - des pitons dits `escamotables', car ils sont scellés en permanence sur une plage et s'escamotent complètement dans la plage quand ils ne sont pas utilisés. Ces 30 pitons ont au moins deux positions de travail, dont l'une avec la tête sortie. Cette position est maintenue grâce à un ressort inox interne. L'autre position dite `escamotée' est obtenue en enfonçant la tête et en la verrouillant par une rotation. On trouve des descriptions des ce type de pitons dans les brevets US 3 391 515 ou le brevet français 01 11320. 35 - des pitons douille constitués d'une douille métallique fixée dans la plage et dans laquelle coulisse une tige également métallique munie à une extrémité côté extérieur d'une large tête en surface pour retenir sandow et sangles des bâches à maintenir. L'autre extrémité de la tige est simplement écrasée fortement à une largeur telle que cette tige ne puisse plus ressortir de la douille. A cette extrémité de la douille 40 il est souvent réalisé un petit chanfrein intérieur de propreté. 15 Dans le domaine mécanique et en particulier dans la machine outil, on utilise pour assurer d'une part le centrage de grande précision de deux pièces l'une par rapport à l'autre, et d'autre part la solidarisation temporaire de ces deux pièces, le cône de coincement ou d'emmanchement. Ce cône est plus souvent connu sous le nom de son inventeur, le cône Morse (nom propre, puis devenu d'usage commun). Le cône morse est particulièrement utilisé pour l'entrainement d'outils des machines outils telles que perceuses, fraiseuses, contre pointe de tours, etc... Appréciation de la technique Le fait que les pitons `escamotables' aient une position stable tête sortie maintenue par un ressort inteme, procure un intérêt majeur d'utilisation car il libère les deux mains de l'utilisateur pour fixer sous une tension importante sandow ou sangles sur cette tête. Cependant la fabrication par décolletage de ces pièces est assez compliquée, elle nécessite également la présence d'un ressort inox, ce qui conduit à un ensemble difficile à fabriquer, donc assez cher. A l'inverse le piton douille est très simple à fabriquer en particulier l'écrasement de la tige interne est fait en très grande série de manière rudimentaire sans exigences dimensionnelles, les coûts de fabrication sont ainsi 3 à 5 fois moins élevés que pour les pitons `escamotables' ce qui explique que ces pitons douille aient pris 90% de ce marché. Cependant ces pitons ne sont pas très pratiques à l'utilisation, en effet leur inconvénient majeur est que l'utilisateur doit maintenir en permanence d'une main la tête sortie de ce piton, pour pouvoir avec l'autre main fixer sous effort de traction la sangle ou le sandow sous la tension importante produite par la bâche. Le cône de coincement morse est très difficile à réaliser pour que le blocage soit efficace, en effet il faut une très grande précision d'usinage entre le cône male et le cône femelle sous conicité assez faible de quelques degrés, et il faut également une portée relativement importante des deux pièces de l'ordre 10 à 20 cm. Dans tous les cas de figure on a à réaliser deux pièces coniques qui s'emboitent parfaitement l'une dans l'autre, à un coût de fabrication important qui n'est pas compatible avec l'application ciblée par la présente invention. Problème technique à résoudre L'invention décrite dans ce document résout le problème suivant : entre deux pièces coulissantes constituant un piton douille tel que décrit ci dessus, l'invention décrit les caractéristiques de la réalisation d'un cône sur la partie femelle, associé à une zone d' écrasement contrôlé sur une extrémité de la partie mâle qui prend alors une forme en éventail, de façon à obtenir un ajustement non conventionnel entre un cône et un quasi éventail de forme comique tronquée axialement afin de provoquer un coincement stable entre les deux pièces lors d'une tentative d'extraction de la tige de la douille. L'invention résout le problème de la définition et de la réalisation de ce quasi ajustement non conventionnel pour satisfaire les conditions du coincement entre deux pièces hétérogènes, sans les impératifs très lourds d'usinage précis des parties coniques, de façon à rester compatible avec l'objectif de prix de fabrication de ce type de produit. Exposé de l'invention : L'invention décrite ici se rapporte à la définition des paramètres de réalisation d'un cône réalisé à l'extrémité interne de la partie femelle d'une douille d'une part, et à la forme finale d'un écrasement de l'extrémité externe d'une tige métallique qui coulisse dans cette douille d'autre part, ces deux éléments étant étroitement associés afin d'obtenir un effet de coincement lors d'une tentative d'extraction de la tige de la douille. Ce coincement est stable et permanent quand la force d'extraction devient nulle, et la douille et la tige se désolidarisent dès que l'on n'exerce une force opposée à la force d'extraction. Compte tenus des formes hétérogènes des deux parties en contact, le coincement n'a lieu que dans certaines conditions. Soit a l'angle de la partie conique réalisée dans la douille d'une part, et R l'angle de la partie éventail de la tige après son écrasement d'autre part. Les différentes valeurs des paramètres satisfaisant à la validité de ce coincement sont déterminées par un processus dichotomique convergent comprenant les étapes: définition- réalisation- essais - vérifications - corrections de ces paramètres. L'éventail obtenu par écrasement n'étant pas parfaitement régulier la mesure de l'angle 13 se fait sur les derniers millimètres les plus réguliers (par exemple 2 à 3 mm) de l'éventail en sa partie terminale la plus large, en prolongeant chacun des deux côtés de l'éventail sur l'axe central, et en prenant alors l'angle moyen obtenu. L'invention précise également les valeurs minimum (a min) et maximum (a max) que peut prendre l'angle a, ainsi qu'une tolérance de ±y degrés d'angle à appliquer à l'angle 13 de réalisation de l'éventail, afin que les conditions de coincement se réalisent toujours. Les valeurs (a max - a min) et y seront les plus grandes possibles de façon à maximiser les tolérances respectives de réalisation tout en satisfaisant la fonction de coincement des deux pièces de l'ensemble afin à minimiser les rebus de fabrication et donc d'abaisser le plus possible les coûts de fabrication respectifs de ces deux pièces. De même le cône réalisé dans la douille à une hauteur h de quelques millimètres (de 1 mm jusqu'à la longueur de la douille). Cette hauteur h du cône est la plus petite possible tout en satisfaisant les conditions de coincement, mais ne se confond pas avec le chanfrein de propreté de quelques dixièmes de millimètre qui peut être réalisé à l'entrée de la douille ou du cône de l'invention. Selon une forme particulière de réalisation de l'ensemble, la base du cône de la douille se trouve à i mm à l'intérieur de la dite douille, et la largeur la plus grande de l'éventail après écrasement est inférieure à la partie la plus large du cône réalisée dans la douille, de façon que la tige pénètre à l'intérieur de la douille de i mm lors de l'opération d'extraction de la tige, pour son coincement dans le cône de cette douille ainsi réalisée. Pour réaliser l'éventail à la base de la tige coulissante on utilise un procédé d'écrasement contrôlé de la partie cylindrique de cette base, qui prend alors une forme d'éventail après cet écrasement contrôlé. Toute la difficulté réside dans le contrôle dimensionnel strict de l'éventail après l'opération d'écrasement, afin de respecter les angles et la tolérance y de l'éventail, pour que le coincement se réalise. Cette opération d'écrasement se fait selon plusieurs procédés dont on en citera ici trois des plus courants. Un premier procédé consiste à appliquer une force F à deux mâchoires qui se rapprochent pour écraser l'extrémité de la tige. Quant la résistance mécanique liée à l'écrasement de la tige et qui s'oppose à F devient est égale à F, le rapprochement s'arrête et l'éventail prend alors sa forme définitive. La solution consiste donc à définir avec précision la valeur de F, qui se fera comme cité précédemment par le processus dichotomique expérimental. Un second procédé consiste à intercaler une cale de hauteur entre les deux mâchoires de façon à calibrer la hauteur d'écrasement donc, par conséquence de conservation de la matière, la largeur de l'éventail obtenue. Dans ce second procédé la cale de hauteur peut être simplement remplacée par une butée mécanique qui limite la course des mâchoires. Un troisième procédé consiste à placer la partie de la tige à écraser devant constituer l'éventail, dans une pièce de forme calibrée exactement à la largeur de l'éventail souhaité donc à l'angle Q souhaité, et à procéder à l'écrasement de la tige. Avantages apportés par l'invention. Pour les pitons douille servant à fixer sangles ou sandows des bâches de piscine, l'invention permet de définir un mode de réalisation des ces pitons douille en réalisant un ensemble fonctionnel associant un cône dans la douille et un éventail précis sur la tige de façon qu'il y ait coincement entre ces deux parties. Ce coincement permet la libération des mains de l'utilisateur pour faciliter grandement la mise en place des ces sandows ou sangles. De plus l'invention permet de définir et de réaliser ces cônes hétérogènes de coincement à des coûts très nettement inférieurs aux dispositifs de coincement coniques connus. Brèves description des dessins. La figure 1 représente un ensemble composé d'une douille (1) associée à une tige (2) avec des paramètres caractérisant un cône (3) réalisé dans la douille (1), et une zone d'écrasement contrôlé en éventail (4) sur la tige (2). La figue 2 représente cet ensemble de profil lors d'une opération d'écrasement 10 de la tige (2) pour former un éventail (4). La figure 3 représente une forme particulière de réalisation du cône (3) à l'intérieur de la douille (1). 15 Description d'au moins une manière de réaliser l'invention La figure 1 représente un ensemble composé d'une douille (1) dans laquelle coulisse une tige (2) dont une des extrémités de cette tige est aplatie par écrasement de manière telle que la largeur obtenue après écrasement soit supérieure au diamètre interne de la douille (1). La figure 2 représente un procédé permettant d'obtenir cette 20 zone aplatie après son écrasement par deux mâchoires sous des forces F. Selon l'invention le dit ensemble est caractérisé par l'association combinée : - d'une part, d'un cône (3) de hauteur h réalisé à une extrémité de la douille (1), cône dont l'angle de l'ouverture conique est a, - et d'autre part, la réalisation à l'extrémité de la tige (2) d'une zone 25 écrasement contrôlé (4) formant un éventail en forme de triangle dont l'angle en son sommet prend la valeur R avec une tolérance de ±y degrés d'angle. Les valeurs des paramètres h et a, caractérisant le cône (3) et p et y caractérisant l'éventail de la zone d'écrasement contrôlée (4) sont étroitement corrélés entre elles afin de satisfaire l'objectifs fonctionnel de l'ensemble constitué de la douille 30 (1) et de la tige (2), c'est à dire le coincement stable par le maintien de la zone d'écrasement contrôlé (4), dans le cône (3) lors d'une tentative d'extraction de la tige (2), afin que la tige (2) reste solidaire de la douille (1). La détermination des dits paramètres se fait par un processus dichotomique convergent : définition - réalisation - essais - vérifications - corrections de ces 35 paramètres. Afin de minimiser les coûts de réalisation et d'usinage, on retiendra pour les dits paramètres des valeurs ayant des tolérances maximum satisfaisant les exigences fonctionnelles de coincement de l'ensemble. Par le processus dichotomique on détermine ainsi que h doit être supérieur aux 40 quelques dixièmes de millimètre d'un chanfrein de propreté de la douille quand ce chanfrein existe, que a doit être compris entre une valeur minimum a min de 2° d'angle et une valeur maximum a max de 32° d'angle. De la même façon on détermine que la valeur optimum de f3 doit être égale à a mais avec une tolérance de ±y degrés d'angle. Selon la figure 1, la mesure de l'angle (3 est déterminée par le prolongement sur l'axe, des côtés de l'éventail de la zone d'écrasement contrôlée (4) et en prenant la pente moyenne de chacun des deux côtés de l'éventail. Par le même processus dichotomique on détermine les limites maximales acceptables de la tolérance y qui satisfassent la fonction de coincement des deux parties coniques hétérogènes : le cône (3) de la douille (1) et l'éventail (4) de la tige (2). On trouve ainsi que y doit appartenir à l'intervalle {0°, 18°} degrés d'angle. L'angle final réalisé 13 est compris entre les valeurs (a-y) et (a+y) cet angle (3 ainsi obtenu doit rester supérieur à 2° d'angle. Selon un mode particulier de réalisation et en référence à la figure 3, le cône (3) de la douille (1) se trouve à i mm à l'intérieur par rapport à l'extrémité de la dite douille. Pour réaliser la condition de coincement il faut que les conditions précédentes sur les valeurs des paramètres h, a, 13, et y soient vérifiées, et que la largeur maximum L de l'éventail (4) obtenue après écrasement de la tige (2) soit inférieure au diamètre D de l'extrémité du cône (3) réalisé dans la douille (1). Applications industrielle La présente invention permet de réaliser tés simplement et à un prix très bas un coincement entre une douille et une tige coulissante de façon à la maintenir bloquée de manière permanente et de la débloquer dès que souhaité. Une première réalisation s'applique aux pitons douille de fixation des bâches de piscine. REVENDICATIONS5 1) Ensemble constitué d'une douille (1) pouvant avoir un chanfrein de propreté à chaque extrémité, douille dans laquelle coulisse une tige métallique (2) dont une 10 des extrémités de cette tige est aplatie de manière telle que la largeur obtenue soit supérieure au diamètre interne de la douille (1), caractérisé par l'association combinée : - d'une part, d'un cône (3) de hauteur h réalisé à l'intérieur la douille (1), d'angle d'ouverture a, et débouchant à une extrémité de cette douille (1), 15 - et d'autre part, la réalisation à l'extrémité de la tige (2) d'une zone d'écrasement contrôlé (4) formant un éventail en forme de triangle dont l'angle en son sommet prend la valeur 13 avec une tolérance de ±y degrés d'angle, cette association permettant le coincement stable de la zone d'écrasement contrôlé (4) de la tige (2), dans le cône (3) de la douille (1) lors d'une tentative 20 d'extraction de la tige (2), afin que la tige (2) reste solidaire de la douille (1). 2) ensemble selon la revendication 1 caractérisé en ce que les paramètres h, a, 13, et y sont déterminés selon un processus dichotomique convergent : définition - réalisation - essais - vérifications - corrections, des dits paramètres. 3) ensemble selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que a est compris entre deux limites, a min étant la limite inférieure, et a max la limite supérieure de l'angle formant le cône (3). 30 4) ensemble selon les revendications 1 à 3 caractérisé en ce que a min prend la valeur de 2 degrés d'angle et a max la valeur de 32 degrés d'angle. 5) ensemble selon les revendications 1 à 2 caractérisé en ce que le paramètre h à une valeur supérieure aux quelques dixièmes de millimètre d'un chanfrein de 35 propreté réalisé à l'extrémité de la douille (1) ou du cône (3). 6) ensemble selon la revendication 1 et 2 caractérisé en ce que l'angle 13 est déterminé par le prolongement des côtés de l'éventail de la zone d'écrasement 25contrôlée (4) en prenant l'angle moyen obtenu par le prolongement de chacun des deux côtés de l'éventail. 7) ensemble selon la revendication 6 caractérisé en ce que l'angle 13 a une valeur identique à la valeur de a retenue pour la réalisation du cône (3), et avec une tolérance de réalisation de ±y degrés d'angle telle que l'angle final réalisé 13 soit compris entre les valeurs (a-y) et (a+y) degrés d'angle. 8) ensemble selon la revendication 7 caractérisé en ce que la tolérance y prend une valeur comprise entre 0° et 18° degrés d'angle et en s'assurant que l'angle 13 reste toujours supérieur à 2° d'angle. 9) ensemble selon les revendications 1 à 8 caractérisé en ce que l'extrémité la plus large D du cône (3) se trouve i mm à l'intérieur de la douille (1) par rapport à l'extrémité de la dite douille, et que la largeur maximum L de l'éventail (4) obtenu après écrasement de la tige (2) soit inférieure au diamètre au diamètre D de l'extrémité du cône (3) réalisé dans la douille (1), toutes les autres conditions sur les paramètres h, a, 13, et y étant également vérifiées.